電池發(fā)展歷史及分類

開場前，大眾汽車學院講師陳慶貴讓在場觀眾做了一個原電池發(fā)電小實驗，利用鎂片和碳片在電解液中的反應，形成外部電流點亮小燈泡，這一趣味實驗讓大家對原電池的發(fā)電原理有了初步的直觀認識。

隨后，他詳細介紹了汽車動力電池的發(fā)展歷史、不同種類電池、不同外形電芯各自的優(yōu)缺點以及大眾PHEV（插混汽車）和BEV（純電動汽車）所使用的電池特點。

1799年，伏特完成了世界首次電池實驗，并制成了世界上第一個電池“伏特電堆”。在那以后，堿性電池、鎳鎘電池、鉛酸電池、鎳氫電池、鋰金屬電池依次被研發(fā)出來。

諸多種類的電池大體上被分成化學電池、物理電池、生物電池三類。

其中，化學電池最常用，分為一次電池、二次電池、燃料電池。僅能使用一次，不能充電的電池被叫做一次電池，而汽車中使用的是二次電池，可多次充放電。

依據(jù)正極材料的不同，二次電池又分為：鎳鉻電池（NiCd），鎳氫電池(NiMH)，鉛酸電池（Lead-acidbattery），鋰離子電池（Lithiumion Battery）。

陳慶貴對這四種電池分別做了講解：

1、鎳鎘電池

鎳鎘電池是一種非常理想的直流供電電池，可實現(xiàn)重復500次以上的充放電，經(jīng)濟耐用。其內(nèi)阻小，可快速充電，又可為負載提供大電流，并且放電時電壓變化很小。

它最大的缺點是有記憶效應，如果上一次用了80%電量，還剩20%電量時就充電，那么充滿后下次使用也只能放出80%電量。

2、鉛酸電池

鉛酸電池是一種經(jīng)典的車載蓄電池，目前仍在廣泛使用。它以Pb為電池負極、PbO2為電池正極，電解液采用30%的H2SO4溶液。

放電時，電池正極得到電子，負極失去電子；充電時，電池正極失去電子，負極得到電子。其反應方程式為：

車載鉛酸電池電壓通常為12V，由6塊2V的鉛酸極板串聯(lián)組成。傳統(tǒng)的鉛酸電池為濕蓄電池，使用過程中會有水分蒸發(fā)導致電解液濃度變化，需要定期加水和電解液來維護。

后來出現(xiàn)了增強型富液式蓄電池（EFB）與玻璃纖維蓄電池（AGM），解決了鉛酸電池水分蒸發(fā)的問題，不再需要加液維護。

3、鎳氫電池

鎳氫電池比鎳鎘電池具有更高的能量密度，它以Ni（OH）2為正極材料，以金屬氫化物為負極材料（即儲氫合金或儲氫電極），電解液采用6mol/L的氫氧化鉀溶液。其反應方程式為：

鎳氫電池電池的優(yōu)勢還在于不含有毒金屬，并且沒有記憶效應，其電解液以固體形式存在，電池更加安全。

4、鋰離子電池

鋰離子電池是新一代電池，也是目前最常見的電池，廣泛應用于充電寶、手機、電動汽車中。

它以碳材料（石墨、軟碳、硬碳等）作為負極材料，以鋰的金屬化合物作為正極材料，電解液采用鋰鹽溶劑。

鋰離子電池依據(jù)正極材料的不同，分為鈷酸鋰LCO、鎳酸鋰LNO、錳酸鋰LMO、磷酸鋰鐵LFP、鎳鈷鋁酸鋰NCA、鎳鈷錳酸鋰NCM等，依據(jù)三種元素的配比，又分為NCM611、NCM811等型號。

充電時，電池接入外部電源，電源正極加在陰極上，電源負極加在陽極上，鋰離子Li+從正極脫出，在負極中嵌入，負極處于富鋰狀態(tài)，儲存電勢能。

放電時，電池接入外部負載，鋰離子Li+從負極脫出，在正極中嵌入，釋放充電時儲存的電勢能。由于這一工作原理，鋰電池又被形象地稱作搖椅式電池。

鋰離子電池僅含有少量水分，且無記憶效應，能量密度超過鎳鎘電池的兩倍。