電動汽車動力電池演示文稿

電動汽車動力電池演示文稿當前1頁，總共112頁。優(yōu)選電動汽車動力電池當前2頁，總共112頁。目錄第2章電動汽車動力電池基本知識第3章鉛酸動力電池及其應用第4章堿性動力電池及其應用第5章鋰離子動力電池及其應用第6章用于電動汽車的其他動力源第7章電動汽車電源管理系統(tǒng)第1章電動汽車與動力電池發(fā)展歷程當前3頁，總共112頁。本章學習目標1.能夠描述動力電池及電動車輛發(fā)展簡史2.能夠分析制約動力電池和電動汽車發(fā)展的因素3.能夠分析推動動力電池與電動汽車發(fā)展需解決的問題4.能夠描述當前應用在電動汽車上的動力電池類型當前4頁，總共112頁。第1章電動汽車與動力電池發(fā)展歷程1.電動汽車與動力電池發(fā)展歷史2.電動汽車與動力電池發(fā)展現(xiàn)狀3.預測電動汽車與動力電池發(fā)展趨勢當前5頁，總共112頁。1.電動汽車與動力電池發(fā)展歷史學習目的了解電動機的發(fā)展過程2了解電動汽車的發(fā)展歷程3了解蓄電池的發(fā)展過程1當前6頁，總共112頁。蓄電池的發(fā)明1800年代，亞歷山大·伏特制成了人類歷史上最早的電池，后人稱之為伏特電池。1830年，威廉姆·斯特金解決了伏特電池的弱電流和極化問題，使電池的使用壽命大大延長。1836年，約翰·丹尼爾進一步改進了伏特電池，提高了伏特電池的穩(wěn)定性，后人稱之為丹尼爾電池。它是第一個可長時間持續(xù)供電的蓄電池。1859年，法國科學家普蘭特加斯東(PlantGaston)最早發(fā)明的一種能夠產(chǎn)生較大電流的可重復充電的鉛酸電池。理論課堂當前7頁，總共112頁。圖片小貼士伏特電池的小故事1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導線中有電流通過。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的制成了世界上第一個電池──“伏特電堆”，成為早期電學實驗、電報機的電力來源。伏特（左）向拿破侖（右）展示伏打電堆當前8頁，總共112頁。圖片小貼士丹尼爾電池的小故事1836年，英國的丹尼爾對“伏特電堆”進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，制造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱“丹尼爾電池”。當前9頁，總共112頁。圖片小貼士普蘭特和他發(fā)明的鉛酸電池當前10頁，總共112頁。1899年WaldmarJungner發(fā)明了Cd-Ni電池；1901年愛迪生發(fā)明了Fe-Ni電池；1984年波蘭的飛利浦（Philips）公司成功研制出LaNi5儲氫合金，并制備出MH-Ni電池。當前11頁，總共112頁。圖片小貼士發(fā)明大王愛迪生和他的鐵鎳電池當前12頁，總共112頁。1991年，可充電的鋰離子蓄電池問世，實驗室制成的第一只18650型鋰離子電池容量僅為600mA·h；1992年，SONY公司開始大規(guī)模生產(chǎn)民用鋰離子電池。1995年，日本索尼公司首先研制出100A·h鋰離子動力電池并在電動汽車上應用，展示了鋰離子電池作為電動汽車用動力電池的優(yōu)越性能，引起了廣泛關注。當前13頁，總共112頁。電動機的發(fā)明1740年代，第一個電動馬達是由蘇格蘭僧侶安德魯?戈登（AndrewGordon）創(chuàng)建的簡單的靜電設備。1821年英國人邁克爾·法拉第（MichaelFaraday）發(fā)明電動機實驗室模型，只要有電流通過線路，線路就會繞著一塊永久磁鐵不停地轉動，成為電動機發(fā)展的雛形。當前14頁，總共112頁。圖片小貼士法拉第及其發(fā)明的電動機當前15頁，總共112頁。1827年，匈牙利物理學家安幼思·杰德利克（ányosJedlik）開始嘗試用電磁線圈進行實驗。杰德利克解決一些技術問題后，稱他的設備為“電磁自轉機”。雖然只用于教學目的，但第一款杰德利克的設備已包含今日直流電動機的三個主要組成部分：定子，轉子和換向器。當前16頁，總共112頁。1831年，美國人約瑟夫·亨利改進了法拉第電動機，使用電磁鐵代替永久磁鐵，提高了輸出功率，從而向實用電動機發(fā)展跨出了重要一步。1834年，德國人莫里茨·赫爾曼·雅可比對亨利電動機作了重要革新，把水平的電磁鐵改為轉動的電樞，并加裝了換向器，制成了第一個電動機樣機。1838年，制造出世界上第一臺實用直流電動機，安裝在船上，并試航成功。從此，電動機就完成了從實驗室模型到實用電動機的轉化。當前17頁，總共112頁。圖片小貼士亨利和亨利電動機當前18頁，總共112頁。圖片小貼士雅可比電動機當前19頁，總共112頁。1835年，美國一位鐵匠湯馬斯·達文波特（ThomasDavenport）制作出世界上第一臺能驅動小電車的應用電動機，并在1837年申請了專利。1870年代初期，世界上最早可商品化的電動機由比利時電機工程師ZenobeTheophileGamme所發(fā)明。1888年，美國著名發(fā)明家尼古拉·特斯拉應用法拉第的電磁感應原理，發(fā)明交流電動機，即為感應電動機。1902年，瑞典工程師丹尼爾森利用特斯拉感應電動機的旋轉磁場觀念，發(fā)明了同步電動機。當前20頁，總共112頁。圖片小貼士達文波特及其發(fā)明的電動機當前21頁，總共112頁。電動汽車的發(fā)展歷程第一階段電動汽車的發(fā)明早在1830年代，蘇格蘭發(fā)明家羅伯特·安德森(RobertAnderson)便成功地將電動機裝在一部馬車上，1842年又與托馬斯·戴文波特(ThomasDavenport)合作，打造出世界上第一部以電池為動力的電動汽車，采用不可充電的玻璃封裝蓄電池，開創(chuàng)了電動車輛發(fā)展和應用的歷史。1847年，美國人摩西·法莫制造了第一輛以蓄電池為動力可乘坐兩人的電動汽車。當前22頁，總共112頁。圖片小貼士羅伯特·安德森的電動馬車當前23頁，總共112頁。第二階段電動汽車的發(fā)展1881年11月，法國人古斯塔夫·特魯夫在巴黎展出了一臺電動三輪車。加上乘員后總重量達到了160千克，時速達到了12千米。1882年，威廉姆·愛德華·阿頓和約翰·培理也制成了一輛電動三輪車，車上還配備了照明燈。這輛車的總重量提高到了168千克，時速提高到了14.5千米。隨后的1890年，威廉姆莫瑞遜在美國制造了一輛能行駛13h、車速為14mile/h的電動汽車。1891年，美國人亨利·莫瑞斯制成了第一輛電動四輪車，實現(xiàn)了從三輪向四輪的轉變，這是電動車向實用化方向邁出的重要一步。當前24頁，總共112頁。1895年，由亨利·莫瑞斯（HenryMorris）和皮德·羅·沙龍（PedroSalom）制造的ElectrobatⅡ，安裝了兩臺驅動電機，能以20mile/h的速度行駛25mile。當前25頁，總共112頁。1897年，美國費城電車公司研究制造的紐約電動出租車實現(xiàn)了電動車的商用化運營。1899年，貝克汽車公司在美國成立生產(chǎn)電動汽車。公司生產(chǎn)的電動賽車的車速能超過120km/h，而且是第一輛座位上裝有安全帶的乘用車。當前26頁，總共112頁。1899年5月，一個名叫卡米勒·杰納茨(CamilleJenatzy)的比利時人駕駛一輛44kW雙電動機為動力的后輪驅動的子彈頭型電動汽車，創(chuàng)造了時速68mile(110km)的記錄，并且續(xù)駛里程達到了約290km。這也是世界上第一輛時速超過100公里的汽車。當前27頁，總共112頁。圖片小貼士卡米勒·杰納茨駕駛的子彈頭型電動汽車當前28頁，總共112頁。圖片小貼士當前29頁，總共112頁。1900年，BGS公司生產(chǎn)的電動汽車創(chuàng)造了單次充電行駛180mile的最長里程紀錄。電動汽車在出租車領域得到應用。當前30頁，總共112頁。圖片小貼士紐約街頭的電動出租車當前31頁，總共112頁。第三階段電動汽車的繁榮19世紀末到1920年是電動車發(fā)展的一個高峰。據(jù)統(tǒng)計，到1890年在全世界4200輛汽車中，有38%為電動汽車，40%為蒸汽車，22%為內燃機汽車。1900年，美國制造的汽車中，電動汽車為15755輛，蒸汽機汽車為1684輛，而汽油機汽車只有936輛。到了1911年，就已經(jīng)有電動出租汽車在巴黎和倫敦的街頭上運營。美國首先實現(xiàn)了早期電動車的商業(yè)運營，成為發(fā)展最快、應用最廣的國家。當前32頁，總共112頁。圖片小貼士1903年的電動汽車（hybrid）當前33頁，總共112頁。圖片小貼士公共交通領域使用的電動車當前34頁，總共112頁。到了1912年，已經(jīng)有幾十萬輛電動汽車遍及全世界，被廣泛使用于出租車、送貨車、公共汽車等領域。據(jù)統(tǒng)計，1912年，在美國登記的電動汽車數(shù)量達到了34000輛。電動汽車產(chǎn)銷量在1912年達到最大，在20世紀20年代仍有不俗表現(xiàn)。19世紀末的電動出租汽車當前35頁，總共112頁。圖片小貼士1910年的電動汽車廣告當前36頁，總共112頁。圖片小貼士1912年的電動汽車當前37頁，總共112頁。圖片小貼士愛迪生的電動汽車當前38頁，總共112頁。圖片小貼士當前39頁，總共112頁。第四階段電動汽車的衰落在美國得克薩斯州發(fā)現(xiàn)了石油，使得汽油價格下跌，大大降低了汽油車的使用成本。在1890～1920年期間，全世界石油生產(chǎn)量增長了10倍。1911年，查爾斯·科特林(CharlesKettering)發(fā)明了內燃機自動啟動技術；1908年，福特汽車公司推出了T型車，并開始大批量生產(chǎn)，內燃機汽車的成本大幅度下降，1912年電動車售價1750美元，而汽油車只要650美元。當前40頁，總共112頁。1913年，福特(Ford)建立了內燃機汽車裝配流水線，幾乎使裝配速度提高了8倍，最終使每工作日每隔10秒鐘就有一臺T型車駛下生產(chǎn)線。內燃機汽車進入了標準化、大批量生產(chǎn)階段。亨利-福特以大批量流水線生產(chǎn)方式生產(chǎn)汽油車使得汽油車價格更加低廉，使其價格從1909年的850美元降到了1925年的260美元。內燃機汽車應用方便、價格低廉的優(yōu)點逐步顯現(xiàn)。當前41頁，總共112頁。雖然同一時期電動汽車用的動力電池技術也在飛速發(fā)展，在1910～1925年間，電池存儲的能量提高了35%，壽命增長了300%．電動汽車的行駛里程增長了230%，與此同時，價格降低了63%，但汽油的質量能量密度是電池的l00倍，體積能量密度是電池的40倍。在使用性能方面，燃油汽車的續(xù)駛里程是電動汽車的2-3倍，動力電池充電時間也明顯長于內燃機汽車燃油的加注時間。當前42頁，總共112頁。電動汽車續(xù)駛里程短、充電時間長成為無法與內燃機汽車相抗衡的致命因素。隨著道路交通系統(tǒng)的改善，導致對長距離運輸車輛的需求不斷增加，電動汽車的黃金時代僅僅維持了20多年，便走向衰退。當前43頁，總共112頁。第一次世界大戰(zhàn)后，電力牽引技術應用的重點轉移到公共交通領域，如火車、有軌電車和無軌電車。隨著內燃機汽車設計和制造技術的發(fā)展，在很多地區(qū)，有軌電車和無軌電車也逐步被柴油驅動的內燃機汽車取代了。20世紀20年代，電動汽車幾乎消失了。當前44頁，總共112頁。第五階段電動汽車的復蘇第二次世界大戰(zhàn)后．歐洲和日本的石油供給緊張，電動汽車在局部地區(qū)出現(xiàn)了復蘇跡象。1943年，僅僅在日本就有3000多輛電動汽車處于注冊狀態(tài)。20世紀40年代，電動汽車續(xù)駛里程只有50～60km，最高時速僅為30～35kn/h，其性能僅能滿足短途、低速運輸?shù)男枰?。當?5頁，總共112頁。進入20世紀60年代，內燃機汽車大批量使用導致了嚴重的空氣污染。不僅如此，更嚴重的是內燃機汽車對石油的過分依賴，導致一系列的政治問題和國家安全問題。20世紀70年代初，世界石油危機對美國乃至世界經(jīng)濟產(chǎn)生了重大影響，而電動汽車由于其良好的環(huán)保性能和能擺脫對石油的依賴性，重新得到社會各界的重視。當前46頁，總共112頁。圖片小貼士1959-1960HenneyKilowatt電動汽車（量產(chǎn)了100臺）當前47頁，總共112頁。Sebring-Vanguard制造的CitiCar（生產(chǎn)了2000臺）當前48頁，總共112頁。20世紀70年代末期，德國戴姆勒－奔馳汽車公司生產(chǎn)了一批LE306電動汽車，采用鉛酸電池。電壓180V，容量180Ah，鉛酸電池質量為1000kg。有它激直流電動機，電動機最高轉速為6000r/min。有效載荷為1450kg，總質量為4400kg。最高時速為50km/h，最大爬坡度為16%，原地起步加速到50km/h的時間為14s，續(xù)駛歷程可達120km。當前49頁，總共112頁。圖片小貼士1969年寶馬生產(chǎn)的電動汽車當前50頁，總共112頁。意大利為了降低空氣污染，20世紀80年代末建立了電動汽車車隊，共投入52輛電動汽車試驗，所有車均用鉛酸電池。1990年菲亞特汽車公司生產(chǎn)“熊貓一覽lef/ra”，載重量為1330kg，車速為70km/h，續(xù)駛里程為100km，采用鉛酸電池，或改用鎳鎘電池車速可達100km/h，續(xù)駛里程達180km。當前51頁，總共112頁。1976年，美國國會通過了《純電動汽車和混合動力電動汽車的研究開發(fā)和樣車試用法令》(TheElectricandHybridVehicleResearchDevelopmentandDemonstration》，撥款1.6億美元資助電動汽車的開發(fā)。當前52頁，總共112頁。1977年，第一次國際電動汽車會議在美國舉行，公開展出了100多輛電動汽車。1978年，美國通過《第95—238公法》(FederalNonnuclearAct),予以修訂增加對電動汽車研發(fā)的撥款，政府同時責成能源部電力研究所與電力公司加快研制電動汽車的技術，并加大資金投入，責成國家阿崗實驗室與電池公司合作研制供電動汽車用的高性能蓄電池。從此，國際上開始了第二輪的電動汽車研發(fā)高潮。當前53頁，總共112頁。1988年，在美國洛杉磯地區(qū)的市議會上曾有人提出，引入國際競爭機制，進行年產(chǎn)10000輛電動車輛，包括5000輛卡車和5000輛兩座乘用車并推向市場的計劃繼洛杉磯倡議之后，1989年12月13日，加利福尼亞州空氣資源委員會(CARB)對汽車排放制定了規(guī)劃，該項規(guī)劃要求到20世紀90年代，在加利福尼亞州銷售的所有車輛中，有2%要符合零排放標準(Zero-emission-vehicles)，滿足該標準的車輛只能是純電動汽車或氫燃料電池電動汽車。隨后，美國紐約、馬薩諸塞等州也頒布了類似的法律。當前54頁，總共112頁。當前55頁，總共112頁。1991年美國通用汽車公司、福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了先進電池聯(lián)合體(USABC)，共同研究開發(fā)新一代電動汽車所需要的高能電池。1991年10月USABC與美國能源部簽訂協(xié)議，在1991-1995年的四年間投資2.26億美元來資助電動汽車用高能電池的研究。1991年10月美國電力研究院(ERPI)也參加了先進電池聯(lián)合體來參與高能電池與電動汽車的開發(fā)，主要有鎳-氫、鈉-硫、鋰聚合物和鋰離子等高能電池。其中鎳-氫、鋰聚合物和鋰離子電池將投入商業(yè)化生產(chǎn)。當前56頁，總共112頁。圖片小貼士美國通用汽車公司生產(chǎn)的電動汽車當前57頁，總共112頁。圖片小貼士美國通用汽車公司在底特律建成EV-1(純電動汽車)電動轎車總裝線，每天生產(chǎn)10臺電動轎車(1996到1999)，起初，EV1只在南加州和亞利桑那州以租賃的方式銷售，租戶們不乏社會名流，他們對EV1贊不絕口。EV1的電池近500公斤。通用使用了很多方法來為車身減重。不過即便如此，EV1的總重也接近了1.4噸。當前58頁，總共112頁。EV1一代車型的理論單次充電續(xù)航里程是80-112公里，而二代鎳氫電池車輛則理論可跑120-208公里。充電可采用磁感應充電裝置，15h充滿，EV1還另配一套傳統(tǒng)電源充電系統(tǒng)，鎳氫電池可以在2-3h充電80%，理論上需要4個小時充滿。受充電時間、續(xù)駛里程等因素影響，通用最終停止了項目，回收了所有出租車輛，銷毀了其中的絕大多數(shù)，剩下的一些送去了博物館。當前59頁，總共112頁。2.電動汽車與動力電池發(fā)展現(xiàn)狀學習目的掌握電動汽車用動力電池的技術現(xiàn)狀2了解電動汽車上使用的動力電池的類型1當前60頁，總共112頁。目前電動汽車上使用的動力電池的類型長期以來，電池的壽命和成本問題一直是制約電動汽車發(fā)展的技術瓶頸。通過不斷的技術創(chuàng)新與技術改進，電池技術得到了飛速的發(fā)展。動力電池已經(jīng)從傳統(tǒng)的鉛酸電池發(fā)展到鎳氫動力電池、鈷酸鋰、錳酸鋰、聚合物、三原材料，磷酸鐵鋰等先進的綠色動力電池，動力電池在比能量、比功率、安全性、可靠性、循環(huán)壽命、成本等方面，都取得很大的進步。當前61頁，總共112頁。電動汽車上使用的主流動力電池電池類型鉛酸蓄電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰電池比能量/(W·h/kg)355560~70120比功率/（W/kg）1301701701000以上循環(huán)壽命/次400~600500以上1000以上1000以上優(yōu)點技術成熟、廉價、可靠性高比能量較高、壽命長、耐過充放性好比能量高、壽命長比能量高、壽命長缺點比能量低、耐過充放性差鎘有毒、有記憶效應、價格較高、高溫充電性差價格高、高溫充電性差價高、存在一定安全性問題當前62頁，總共112頁。電動汽車用動力電池的技術現(xiàn)狀鉛酸電池由于技術成熟、成本低，在電動汽年尤其是純電動汽車上應用廣泛。鋰離子動力電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，因而成為當前電動汽車用動力電池技術研究開發(fā)的主要方向，尤其是插電式（Plug-in）混合動力概念的推出，又為鋰離子電池的應用拓展了廣闊的市場空間。當前63頁，總共112頁。圖片小貼士EV1采用的鉛酸電池組當前64頁，總共112頁。當前，國際上各大電池公司紛紛投入巨資研制研發(fā)鋰離子動力電池，在技術上取得了一

系列重大突破。如美國的A123公司研制的鋰離子動力電池，電池容量為23A·h，循環(huán)壽命長達1000次以上，能夠以70A電流持續(xù)放電，120A電流瞬時放電，產(chǎn)品安全可靠；美國Valence公司研制的U-charge磷酸鐵鋰電池，除了能量密度高、安全性好以外，可在-20~60℃的寬溫度范圍內放電及儲存，其重量比鉛酸電池輕了36%，一次充電后的運行時間是鉛酸電池的2倍，循環(huán)壽命是鉛酸電池的6～7倍。當前65頁，總共112頁。圖片小貼士A123鋰離子動力電池單體、電池組和電池包當前66頁，總共112頁。隨著鋰離子動力電池技術的不斷發(fā)展，其在電動汽車上的應用前景被汽車企業(yè)普遍看好，在近兩年國際車展上各大汽車公司展出的絕大多數(shù)純電動汽車和混合動力汽車都采用了鋰離子動力電池模塊化的鋰離子動力電池通過不同的組合方式，形成各種形狀的電池包，可滿足不同車型的結構設計需要當前67頁，總共112頁。隨著研發(fā)的逐步深入，各種形式的電動汽車示范運行和商業(yè)化推廣已經(jīng)在國際上廣泛開展。德國政府預計，到2020年，可再生能源要占全部能源消耗的47%，德國境內的新能源汽車要超過100萬輛。德國政府計劃投入巨資促進電動汽車的銷售，至2020年這筆撥款總計達30億歐元（約合人民幣207.65億元）。一部分資金將被用于購買者的高額補貼，一部分資金將被用于充電設施的建設，另一部分還會用于氫能汽車的研發(fā)。當前68頁，總共112頁。圖片小貼士德國奔馳電動汽車，其中SMARTfortwo銷量最好。當前69頁，總共112頁。以色列為保證新能源汽車在國內的廣泛應用，制訂了一項在10年內推廣100萬輛電動汽車的“宏偉”計劃。以色列控股集團公司旗下的BetterPlace當前70頁，總共112頁。2008年10月，澳大利亞能源巨頭AGL和金融集團MacquarieCapital與國際集團公司BetterPlace簽署一項協(xié)議，計劃在墨爾本、悉尼和布里斯班打造電動汽車網(wǎng)絡，按照這項協(xié)議，到2012年，多數(shù)澳大利亞人可駕駛電動汽車。在日本，主要汽車公司，如豐田、本田、日產(chǎn)及三菱等都已陸續(xù)將電動汽車產(chǎn)品推上市場。當前71頁，總共112頁。我國國家科技部自“九五”開始支持電動汽車的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化?！笆濉逼陂g，通過科技部電動汽車重大科技專項的支持，從電動汽車關鍵零部件到電動汽車整車均取得了豐碩的科研成果，分別完成了純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車功能樣車、性能樣車和產(chǎn)品樣車試制，部分產(chǎn)品已經(jīng)小批量供應示范城市示范運行。當前72頁，總共112頁。圖片小貼士“十五”期間科技部電動汽車重大科技專項計劃當前73頁，總共112頁?！笆濉逼陂g，在電動汽車示范運行應用方面，國家科技部共支持北京、天津、武漢、威海、杭州、株洲6個示范運營城市對各種類型的電動汽車開展了對比試驗和示范運行，累計投入運營車輛186臺，運營里程290余萬公里，實現(xiàn)運送乘客430余萬人。當前74頁，總共112頁?！笆晃濉逼陂g，國家科技部牽頭．聯(lián)合國家發(fā)改委、財政部和工信部相繼推出了“十城千輛”和“私人購買新能源汽車”計劃，推進電動汽車在公共交通和私人應用領域的發(fā)展?，F(xiàn)已建立電動汽車示范城市25個，累計運行新能源汽車超過萬輛，建設私人購買新能源汽車示范城市6個，從2011年開始，私人購買新能源汽車已全面推開。當前75頁，總共112頁。【課堂活動】

“電動汽車興衰”原因剖析活動目的：鞏固對電動汽車發(fā)展歷史的認識所需材料：紙筆等?；顒臃绞剑盒〗M討論的方式活動過程：學生分組討論，以知識鏈接為基礎，通過網(wǎng)絡或其他工具搜集資料，撰寫“動力電池與電動車輛發(fā)展歷史及啟示”討論稿，分組討論剖析電動汽車興衰變換的原因。講述完畢后進行自我完善，哪些問題自己考慮到了而別人沒有考慮到，亦即自己的獨創(chuàng)點；哪些是自己考慮到了，別人也考慮到了，亦即共識點；哪些問題是自己沒有考慮到而別人考慮到了，亦即不足點。當前76頁，總共112頁。3.預測電動汽車與動力電池發(fā)展趨勢學習目的下一代車輛燃料行動計劃2典型的動力電池特點及發(fā)展趨勢分析1當前77頁，總共112頁。典型的動力電池特點及發(fā)展趨勢分析不同類型的動力電池性能、價格具有明顯差異，能適應不同的消費層次和滿足不同的需

要。鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池在未來段時間內仍將是國內外電動汽車用動力電池的主要類型，會共同占有電動汽車用動力電池的市場，燃料電池、鋅空氣電池、超級電容和超高速飛輪等以其獨特的優(yōu)勢在經(jīng)過一系列技術革新和發(fā)展后也將在一些特定的領域逐步得到應用和推廣。當前78頁，總共112頁。鉛酸電池經(jīng)過100多年的發(fā)展，技術成熟，初期采購成本比鎳氫電池和鋰離子電池低得多，而且電池結構方面的新技術繼續(xù)提高了鉛酸電池的性能，因此在一定時間內鉛酸電池仍然會被較為廣泛使用。當前79頁，總共112頁。目前來看鉛酸電池比較適合低速、低成本的電動車輛，我國絕大多數(shù)電動自行車的電池采用鉛酸電池，低速短途電動汽車領域也有廣泛的應用。當前80頁，總共112頁。目前我國多個省份已經(jīng)開始放開對低速短途電動汽車的政策，在一定意義上將促進鉛酸動力電池的應用。但是鉛及其化合物對人體有毒，而且鉛酸電池性能大幅度提高的可能性不大，從長遠來看，鉛酸電池將被其他新型電池所取代。當前81頁，總共112頁。鎳氫電池和鋰離子電池屬于新型動力電池。鎳氫動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面，日本走在前列。目前，在已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的混合動力電動汽車上普遍采用了鎳氫電池，使用壽命已經(jīng)能夠達到10年。鎳氫電池以其功率密度高，技術成熟，在電動車輛用動力電池中將被持續(xù)穩(wěn)定應用，今后研發(fā)的熱點主要集中在提高鎳氫電池的能量密度方面。當前82頁，總共112頁。豐田prius混合動力電池組圖片小貼士當前83頁，總共112頁。當前84頁，總共112頁。在鋰離子電池領域，隨著鋰離子電池材料的研究和發(fā)展，尤其是磷酸鐵鋰、鈦酸鋰等電極材料的出現(xiàn)，大大提高了鋰離子電池的循環(huán)壽命，降低了電池的材料成本或使用成本，使離子電池成為近期內最有發(fā)展前途和推廣應用前景的動力電池。當前85頁，總共112頁。近年來，以鋰離子動力電池為代表的先進動力電池在能量密度、功率密度、安全性、可靠性、循環(huán)壽命、成本等方面取得突破性進展，為電動汽車發(fā)展注入了新的活力。目前，能量型鋰離子動力電池的能量密度能夠達到120W·h/kg以上，分別是鉛酸電池盒鎳氫電池的3倍和2倍，電池組壽命達到10年或20萬公里，成本降低至1美元/A·h左右，初步具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。當前86頁，總共112頁。二、下一代車輛燃料行動計劃在電池技術發(fā)展預測方面，日本政府在《下一代車輛燃料行動計劃》中，對電動汽車用動力電池的性能發(fā)展進行了預測(見表1-2)。從表1-2中可以看出，2015年，先進電池的性能要比2010年的水平高15倍，成本降為當前電池的1/7；預期到2030年，電池性能提高7倍，成本是當前的1/40；當前87頁，總共112頁。德國國家電動汽車發(fā)展計劃(2009年)預測，至2015年，電池系統(tǒng)普遍能夠達到的能量密度為200W·h/kg，為當前使用的鋰離子電池密度的2倍；博世(Bosch)公司預測，2016年，電池能量密度可以達到250W·h/kg，2020年，電池能量密度可以以達到350Wh/kg。因此，電動汽車用動力電池能量密度將在近年出現(xiàn)質的飛躍。電動汽車續(xù)駛里程將不再是困擾電動汽車發(fā)展的瓶頸問題。當前88頁，總共112頁。發(fā)展階段當前現(xiàn)狀改良型電池（2010年）先進型電池(2015年)革新電池(2030年)電動汽車類型用于電力公司的EV小型電動車特殊用途的微型汽車高性能混合動力汽車普通微型電動車燃料電池汽車插入式混合動力汽車純電動汽車性能111.5倍7倍成本11/21/7倍1/40倍日本車輛燃料行動計劃對電動汽車動力電池發(fā)展的預期和目標當前89頁，總共112頁?！菊n堂活動】

探索未來的電動汽車活動目的：探索未來電動汽車的特點所需材料：電腦、網(wǎng)絡、報刊、雜志等?；顒臃绞剑盒〗M討論的方式活動過程：根據(jù)以下補充材料及電腦、網(wǎng)絡、報刊、雜志等探索未來電動汽車的特點。當前90頁，總共112頁?！狙a充材料1】

可瞬間充電的電動巴士乘員為135人的電動巴士能利用行駛路線上的充電點進行充電，該充電點位于車輛上方，充電功率達到400千瓦。充電點與由激光控制的移動臂相連，能在15秒內為汽車電池充電。這意味著在乘客上下車的短短15秒內即可快速為電動公共汽車的車載電池進行“瞬間充電”。而在終點站充電3到4分鐘就能將電池完全充滿。當前91頁，總共112頁。這項新技術，將被用于瑞士日內瓦的大容量電動汽車上，作為無軌電車系統(tǒng)供給最優(yōu)化（TOSA）試點項目的一部分，用于為更靈活、更廉價的公共交通基礎設施鋪平道路，而且將減少城市污染和噪音。這種系統(tǒng)能夠使電動公共汽車取代城市地區(qū)的有軌電車和地鐵系統(tǒng)，而且在這個過程中能夠擺脫難看的架空電力線路。這個系統(tǒng)被設計用于最優(yōu)化關鍵城市區(qū)域高頻率公交車路線。當前92頁，總共112頁?！狙a充材料2】

最便宜的電動汽車2013年3月18日，印度Mahindra集團在印度首都新德里推出了e20電動汽車，上路價59.6萬盧比（約合11000美元）號稱世界上最便宜的電動汽車。e20電動汽車使用鋰離子電池，單次充電時間為5小時，充滿電后可持續(xù)運行100公里，最高時速可達81公里，每公里運行成本僅為傳統(tǒng)汽油車的十分之一，柴油車的十五分之一。該車的維護成本也非常低，電池在3年或60000公里內保修，更換電池僅需15萬盧比（約合2800美元）。當前93頁，總共112頁。圖片小貼士當前94頁，總共112頁?！狙a充材料3】沃爾沃研發(fā)新型電動車車身可做充電電池沃爾沃、英國倫敦大學帝國理工學院（ImperialCollege）以及歐洲其他七所大學于2010年初開始了一個長達三年的研發(fā)計劃，這項耗資350萬歐元的計劃主要為了研發(fā)出一種能解決目前充電問題的電動汽車。圖1-7以車身為電池，讓電動汽車更輕當前95頁，總共112頁。因為目前汽車制造商生產(chǎn)混合動力和電動汽車存在的最大問題就是，很難設計出一種車型能很好地解決沉重的電池帶來的重量和體積的增加。而這款“未來派”電動汽車不僅可以實現(xiàn)在行駛時存儲制動能量，同時也可以在晚上接通電源充電時存儲能量。當前96頁，總共112頁。帝國理工學院正致力于研發(fā)一種聚合樹脂和碳化纖維的復合物，首先把納米結構的碳纖維材料制成薄片，然后成型，烘干，硬化，再把超級電容植入其間?？梢酝ㄟ^疊加的方式，將其做成電池模塊，并做成車身面板的樣子，布置在車身框架之上。當前97頁，總共112頁。研究顯示，這種新型材料電池的充電速度比常規(guī)電池組更快，而且強度更好，適用性更強，可以取代車身面板，從而節(jié)省電池組所需空間。這種新型電池面板可以取代車門、后備廂蓋、發(fā)動機罩、車頂?shù)?。如果用這種新材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼板車身，整個汽車的重量將會減少15%。這樣不僅可以減輕電動汽車的重量，同時也能夠存儲更多能量。當前98頁，總共112頁。沃爾沃汽車已經(jīng)制造了兩輛S80試驗車來檢驗這種電池材料的效果。試驗車的行李艙蓋采用了這種材料取代當前的汽車標準電池，甚至還用這種材料取代了車輛前端的穩(wěn)定桿以及起停電池組。當前99頁，總共112頁。【補充材料4】無線充電技術據(jù)國外媒體報道，美國知名電動汽車廠商特斯拉(Tesla)目前正在大力研究城市區(qū)域內針對電動汽車的無線充電技術。無獨有偶，一個由沃爾沃集團、法國阿爾斯通公司(Alstom)和瑞典能源局(SwedishEnergyAgency)所聯(lián)合領導的項目則正在測試有關在快速道路上為電動汽車充電的系統(tǒng)。當前100頁，總共112頁。這一項目的主要內容是在道路中鋪設兩條電纜，并允許電動汽車在通過時進行持續(xù)充電。沃爾沃集團在去年就在自己位于瑞典Hallered的測試中心建設了一條長約0.25英里的測試道路，該測試道路內部鋪設了電纜。之后，一臺擁有集電器(currentcollector)的測試用卡車在經(jīng)過這段道路時會同電纜自動展開連接，750V的直流電將對車輛進行充電，并將經(jīng)過一個車載水冷裝置。沃爾沃集團表示，“電網(wǎng)道路系統(tǒng)”的設計方案將比所謂的“鋪設空中電纜”的方法更為經(jīng)濟。當前101頁，總共112頁。其他解決方案，比如德國博世公司將為美國日產(chǎn)聆風和雪佛蘭沃藍達用戶安裝家庭無線充電樁，每個售價3000美元，由Evatran公司研發(fā)，包括一套組合壁櫥、接地充電器和與車輛連接的充電接口，通過自動感應系統(tǒng)為電動汽車充電。博世方面稱，還將為除聆風和沃藍達之外的其他電動車開發(fā)無線充電設施。另外，5月中旬，博世曾推出一款最低售價僅為449美元的電動汽車家用充電樁(有線)，而電動汽車消費者安裝家用充電樁的平均價格約為1000美元。當前102頁，總共112頁。在日前召開的汽車技術會議“2013年春季大會”上，豐田公司及日本汽車研究所就電動車無線充電技術發(fā)表了演講。豐田方面稱，“與純電動汽車相比，無線充電技術對混合動力車更重要”，豐田也將在各國大力開展標準化活動。據(jù)日本媒體報道，豐田技術統(tǒng)括部主管川久保淳史表示，向該公司的混合動力汽車用戶詢問對充電操作的評價時，近一半的人表示“有不滿的地方”。在作出這種回答的人當中，對充電線纜不滿的人占了絕大部分，他們覺得充電線過重，用起來不方便。豐田認為，消除用戶對充電線不滿的無線充電技術對混合動力車更為重要。當前103頁，總共112頁。要使無線充電技術實用化，國際標準化非常重要。公共基礎設施設置充電設備的情況居多，這時必須采用標準技術，這樣才能夠用一個充電設備為多家廠商的車輛充電。事實上除了電動車，混合動力車對無線充電需求外，還有車內充電對無線充電的需求。韓國現(xiàn)代汽車研發(fā)出可對智能手機進行無線充電的新款