燃料電池
燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。相對(duì)于蓄電池,
燃料電池在新能源汽車(chē)領(lǐng)域中應(yīng)用的不多,使用的種類主要是氫燃料電池。
氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng),把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極,氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散,并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),釋放出的電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極。氫燃料電池通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)釋放電能,而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chǔ)能(蓄電池)方式。
燃燒會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物,而氫燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過(guò)可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等),那么整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過(guò)程。
此外,氫燃料電池的“充電”過(guò)程是補(bǔ)充氫燃料,使用習(xí)慣上類似于普通燃油車(chē),彌補(bǔ)了普通電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間較長(zhǎng)的缺陷。但是,即使氫燃料電池在環(huán)保方面表現(xiàn)如此突出,卻仍然難以向鋰電池一樣普遍應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上。
主要原因在于氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存上。由于氫氣具有易燃易爆的特性,所以在運(yùn)輸和存儲(chǔ)中需要一整套專用配套設(shè)施,投資成本過(guò)高,導(dǎo)致推廣力度不大。
蓄電池
電池放電后,能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生 —— 把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能;需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。將這類電池稱為蓄電池,也稱二次電池。
新能源汽車(chē)使用的蓄電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池。其中鉛酸電池因能量密度低已逐漸被新能源汽車(chē)市場(chǎng)淘汰。
電池種類
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
應(yīng)用
鉛酸電池
成本低、技術(shù)成熟
能量密度低、功率密度低
低速車(chē)輛
鎳氫電池
電流大、環(huán)保
重量重、電池壽命較短
混合動(dòng)力汽車(chē)
鋰電池
能量密度高、體積小、重量輕、充電效率高
成本較高、不耐低溫
電動(dòng)汽車(chē)
目前,在新能源汽車(chē)不斷追求高續(xù)航里程的背景下,鋰電池成為了新能源汽車(chē)市場(chǎng)的電池主角。
鋰電池也分為不同種類。按鋰電池的正極材料分類,常見(jiàn)的有三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等。
鋰電池種類
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
鈷酸鋰
容量密度大
穩(wěn)定性不高,安全性不足
三元材料
能量密度高,電化學(xué)穩(wěn)定性好
成本高、環(huán)保性差
錳酸鋰
成本低,安全環(huán)保
能量密度一般,壽命低,深度充放電容易造成電池容量衰竭
磷酸鐵鋰
環(huán)保,成本低,穩(wěn)定性好,壽命長(zhǎng)
能量密度低,導(dǎo)電性差
整體上來(lái)說(shuō),幾種鋰電池之間對(duì)比關(guān)系如下
因此,在新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策以及消費(fèi)者群體對(duì)汽車(chē)的續(xù)航里程提出更高要求的背景下,三元鋰電池由于其優(yōu)質(zhì)的能量密度而成為新能源汽車(chē)電池的發(fā)展方向。