動(dòng)力電池一般是為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)列車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、高爾夫球車(chē)提供動(dòng)力來(lái)源的蓄電池,主要區別于用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機起動(dòng)的起動(dòng)電池。目前動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的主要動(dòng)力電源之一,也在人造衛星、航空航天和儲能方面得到應用。動(dòng)力電池的種類(lèi)繁多,本文主要介紹動(dòng)力電池的種類(lèi)及其應用。
鉛酸電池是目前電動(dòng)汽車(chē)使用最為廣泛的電池,據不完全統計,在已經(jīng)生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)上,使用鉛酸蓄電池的比例占到90%,這主要得益于它的眾多優(yōu)點(diǎn):可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜;比功率也基本上能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn);一是比能量低,所占的質(zhì)量和體積太大,且一次充電行駛里程較短;另一個(gè)是使用壽命短,使用成本過(guò)高,而且污染嚴重。
鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池,其獨特的物理和電化學(xué)性能,具有廣泛的民用和國防應用的前景。其突出的特點(diǎn)是:重量輕、儲能大、無(wú)污染、無(wú)記憶效應、使用壽命長(cháng)。在同體積重量情況下,鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍,并且目前人類(lèi)只開(kāi)發(fā)利用了其理論電量的20%~30%,開(kāi)發(fā)前景非常光明。同時(shí)它是一種真正的綠色環(huán)保電池,不會(huì )對環(huán)境造成污染,是目前最佳的能應用到電動(dòng)車(chē)上的電池。
鎳氫電池目前主要應用于混合電動(dòng)車(chē),但性能不能滿(mǎn)足目前純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的需求,此類(lèi)電動(dòng)車(chē)需200公里以上的行駛里程,是鎳氫電池提供的純電動(dòng)里程的10倍。雖然燃料電池的性能很好,但是技術(shù)難度大。鎳氫蓄電池屬于堿性電池,鎳氫蓄電池循環(huán)使用壽命較長(cháng),無(wú)記憶效應,但價(jià)格較高。它的初期購臵成本雖高,但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢,因此其長(cháng)期的實(shí)際使用成本并不高。
鎳鎘電池的應用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池,其比能量可達55W〃h/kg,比功率超過(guò)190W/kg??煽焖俪潆?,循環(huán)使用壽命較長(cháng),是鉛酸蓄電池的兩倍多,可達到2000多次,但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4~5倍。它的初期購臵成本雖高,但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢,因此其長(cháng)期的實(shí)際使用成本并不高。缺點(diǎn)是有“記憶效應”,容易因為充放電不良而導致電池可用容量減小。須在使用十次左右后,作一次完全充放電,如果已經(jīng)有了“記憶效應”,應連續作3~5次完全充放電,以釋放記憶。另外鎘有毒,使用中要注意做好回收工作,以免鎘造成環(huán)境污染。
鈉硫電池的優(yōu)點(diǎn):一個(gè)是比能量高。其理論比能量為760W〃h/kg,實(shí)際已大于100W〃h/kg,是鉛酸電池的3~4倍;另一個(gè)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達200~300mA/mm2,并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量;再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì),所以沒(méi)有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應,充放電電流效率幾乎100%。鈉硫電池缺點(diǎn),主要其工作溫度在300~350℃,所以,電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫。而高溫腐蝕嚴重,電池壽命較短?,F在已有采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù),可有效地解決這一問(wèn)題。也有性能穩定性及使用安全性不太理想等問(wèn)題。
鋅—空氣電池是金屬—空氣電池中的一種,它以鋅為負極活性物質(zhì),以空氣中的氧氣為正極活性物質(zhì),電解液一般采用堿性或中性的電解質(zhì)水溶液,這種電池既可以作為一次電池,也可以作為二次電池。金屬—空氣電池的原材料來(lái)源豐富、性?xún)r(jià)比高、無(wú)污染,被稱(chēng)為是“面向21世紀的綠色能源”.動(dòng)力鋅-空氣電池的應用:用于電動(dòng)自行車(chē)電源、摩托車(chē)、助動(dòng)車(chē)和出租車(chē)上,還可以用于公交車(chē)、高爾夫車(chē)、郵政車(chē)、機場(chǎng)用車(chē)等機動(dòng)車(chē)輛。
燃料電池是一種將燃料和氧化劑的化學(xué)能通過(guò)電極反應直接轉換為電能的裝置,是繼水力、火力和核能發(fā)電之后的第四類(lèi)發(fā)電技術(shù)。燃料電池能量轉換效率高;環(huán)境友好;使用壽命長(cháng);燃料多樣;比能量高;操作方便可靠,靈活性大。燃料電池的應用:(1)汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē) (2)通信、電力系統 (3)航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域
其他動(dòng)力電池還包括太陽(yáng)能蓄電池、超容量電容器、飛輪電池、鈉硫電池等等,每種動(dòng)力電池的應用及其特點(diǎn)均不一樣??偟膩?lái)說(shuō),新材料新技術(shù)的不斷出現,促進(jìn)了動(dòng)力電池的快速發(fā)展,動(dòng)力電池的應用也將越來(lái)越廣泛。