電池技術(shù)受能源危機(jī)的影響?鋰電池和鎳氫電池各自優(yōu)點(diǎn)是什么
進(jìn)入1970年代以后,電池技術(shù)受能源危機(jī)的影響,逐步往物理電源方向發(fā)展,除了1954年就出現(xiàn)了的太陽(yáng)能電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步外,鋰電池和鎳氫電池也逐步被發(fā)明和商業(yè)應(yīng)用。
動(dòng)力電池是指為交通運(yùn)輸工具提供動(dòng)力的電池,一般是相對(duì)于為便攜式電子設(shè)備提供能量的小型電池而言;而普通電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池,與可充電電池鋰離子跟鋰離子聚合物電池是不一樣。
在都是新電池的情況下,用放電儀測(cè)試電池容量,一般動(dòng)力電池的容量在1000-1500mAh左右;而普通電池的容量在2000mAh以上,有的能到3400mAh。
一顆4200mAh的動(dòng)力電池可以在短短幾分鐘內(nèi)將電量放光,但是普通電池完全做不到,因此普通電池的放電能力完全無(wú)法與動(dòng)力電池相比。動(dòng)力電池與普通電池最大的差別,在于其放電功率大,比能量高。由于動(dòng)力型電池主要用途為車用能源供給,所以相較于普通電池要有更高的放電功率。
為電動(dòng)汽車提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的電池被稱為動(dòng)力電池,包括傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池以及新興的鋰離子動(dòng)力電鋰電池,分為功率型動(dòng)力電池(混合動(dòng)力汽車)以及能量型動(dòng)力電池(純電動(dòng)汽車);手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品使用的鋰電池一般統(tǒng)稱為鋰電池,以區(qū)別于電動(dòng)汽車用的動(dòng)力電池。
鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長(zhǎng),技術(shù)最為成熟,是成本、售價(jià)最低廉的蓄電池,已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其中閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)一度成為重要的車用動(dòng)力電池,應(yīng)用在眾多歐美汽車公司開(kāi)發(fā)的EV和HEV上,例如通用在20世紀(jì)80年代和90年代分別開(kāi)發(fā)出的Saturn和EVI電動(dòng)汽車等。
但是,鉛酸電池的比能量較低,續(xù)航時(shí)間短,自放電率高,循環(huán)壽命低;其主要原料鉛的重量大,而且在生產(chǎn)和回收過(guò)程中可能產(chǎn)生重金屬的環(huán)境污染。所以,目前鉛酸電池主要用于汽車啟動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火裝置,以及電動(dòng)自行車等小型設(shè)備。
鎳氫(Ni/MH)電池具有良好的耐過(guò)充、過(guò)放能力,不存在重金屬污染問(wèn)題,而且在工作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象,可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)、免維護(hù)。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比,鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。
其缺點(diǎn)是電池具有的記憶效應(yīng)較差,而且隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行,貯氫合金逐漸失去催化能力,電池內(nèi)壓會(huì)逐漸升高,影響到電池的使用。此外,鎳金屬昂貴的價(jià)格,也導(dǎo)致成本較高。
在關(guān)鍵材料上,鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)構(gòu)成,正極為鎳電極(Ni(OH)2);負(fù)極一般采用金屬氫化物(MH);電解質(zhì)主要為液體,主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點(diǎn)主要在正、負(fù)極材料上,其技術(shù)研發(fā)相比較成熟。
車用鎳氫電池已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用,是混合動(dòng)力汽車研制中應(yīng)用最多的車載電池類型。最典型的代表即目前混合動(dòng)力汽車量產(chǎn)規(guī)模最大的豐田Prius。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動(dòng)力電池制造商。
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,電就被生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,像一個(gè)蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。
















