1328电动汽车充电设施运行与维护技术.pdf

i r __汽车©力电池系统 cr= \ ______________________________________________ 2.1电动汽车动力电池的作用、分类及特点 2.1.1;电动汽车动力电池的作用 电动汽车关键零部件有动力电池、电机和电控系统，作为电动汽车的关键零部件，动力 电池电动汽车的使用具有举足轻重的作用。动力电池为电动汽车的驱动电动机提供电能， 电动机将电池的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置来实现汽车行 驶。因此，动力电池性能的好坏、质量的优劣、容量的大小将直接影响电动汽车的使用 性能。 2.1.2电动汽车动力电池的分类 动力电池是电动汽车发展的关键，汽车动力电池的难点主要体现在低成本、高容量及高 安全^^三个方面。当前研究开发的电动汽车动力电池主要包括铅酸电池、镍金属电池、锂离 子和锂聚合物电池、高温钠电池、金属空气电池、超级电容、飞轮电池，以及具有更好发展 远景的燃料电池和太阳能电池。 1.铅酸电池 铅酸蓄电池是目前应用最广的蓄电池。铅酸电池正负电极分别为二氧化铅和铅，电解液 为硫酸。铅酸电池又可以分为两类。即注水式铅酸电池和阀控式铅酸电池。前者价廉，但需 要经常维护，补充电解液；后者通过安全控制阀自动调节密封电池体内在充电或工作异常时 产生的多余气体，免维护，更符合电动汽车的要求。由于铅酸电池的技术比较成熟，经过进 一步改进后的铅酸电池仍将是近期电动汽车的主要电源，正在开发的电动汽车用先进铅酸电 池主要有水平铅酸电池、双极密封铅酸电池及卷式电极铅酸电池等。 21 电动汽车充电设施运行与维护技术 2. 镍金属电池 目前在电动汽车上使用的镍金属电池主要有镉镍电池和镲氢电池两种。镉镍电池是以烧 结式的多孔性镍基板作为骨架，在骨架的空隙中填充氢氧化镍作为正极板，填充氢氧化镉作 为负极板。但由于其含有重金属镉，在使用中不注意回收的话，就会形成环境污染，目前许 多发达国家都已限制发展和使用镉镍电池。而镍氢电池则是一种绿色镍金属电池，它的正、 负极分别为镍氢氧化物和储氢合金材料，不存在重金属污染问题，且其在工作过程中不会出 现电解液增减现象，电池可以实现密封设计。镍氢电池在比能量、比功率及循环寿命等方面 都比镉镍电池有所提高，使用镍氢电池的电动汽车一次充电后的续驶里程曾经达到过 600 km。镍氢电池就其工作原理和特点而言是适合电动汽车使用的，它已被列为近期和中 期电动汽车用首选动力电池，但其还存在价格太高、均匀性较差（特别是在高速率、深放电 下电池之间的容量和电压差较大）、自放电率较高、性能水平和现实要求还有差距等问题， 这些问题都影响着镍氢电池在电动汽车上的广泛应用。 3. 锂离子电池 锂是最轻且化学特性十分活泼的金属。根据电解质的不同，锂离子蓄电池一般可分为锂 离子电池和锂聚合物电池两种。锂离子电池单位质量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池 为铅酸电池的4倍，而且锂资源较丰富，价格也不是很贵，是很有潜力的车用电池。在锂离 子蓄电池中，锂离子在正、负极材料晶格中可以自由扩散。当电池充电时，锂离子从正极中 脱出，嵌人到负极中，反之为放电状态，即在电池充放电循环过程中，借助于电解液，锂离 子在电池的两极间往复运动以传递电能。锂离子蓄电池的电极为锂金属氧化物和储锂碳 材料。 4. 局温納电池 高温钠电池主要包括钠氯化镍电池和钠硫蓄电池两种。钠氯化镍电池是在1978年发明 的，其正极是固态NiCl2,负极为液态Na，电解质为固态(3-Al202陶瓷，充放电时钠离子通 过陶瓷电解质在正负电极之间漂移。钠氯化镍电池是一种新型高能电池，它具有能量密度高 (超过100 Wh/kg)、无自放电效应、耐过充/放电、可快速充电、 安全可靠等优点，但是其 工作温度高（250 〜350 °C)，而且内阻与工作温度、电流和充电状态有关，因此需要有加热 和冷却管理系统。而钠硫蓄电池也是近期普遍看好的电动汽车蓄电池，它已被美国先进电池 联合体（USABC)列为中期发展的电