电动汽车电池的分类及性能参数

1、电动汽车电池的分类及性能参数发布时间：2010年8月5日 来源：中国有色网一、概述电动汽车并不是一个新概念。中国有色网。1873年戴维逊研制成功电动汽车，开创了电动汽车的先河。中国有色网。严格意义的电动汽车是与燃油汽车相对应的，包括电动货车、客车、轿车等，但不包括用于工厂、货站、码头传送物件的电瓶车。中国有色网。能源危机和环境污染是当今全球性两大突出问题。中国有色网。世界石油储量日益减少，而燃油汽车是石油消耗的大户。中国有色网。为了确保必须使用石油作原料的化工部门的石油供应，寻找替代能源是汽车工业发展的方向。中国有色网。与此同时，城市交通噪声和汽车排放污染也日益严重。中国有色网。据统计，全球汽车保有量已愈六亿，其中，绝大部分是燃油汽车，汽车排放污染占人类向大气排放污染的42%，因此，研制低(无)排放的新型交通工具势在必行。中国有色网。进入21世纪后，电动汽车的研制已在全世界范围兴起。中国有色网。我国在80年代初就开始研制电动汽车。中国有色网。进入21世纪后，研制的步伐明显加快。中国有色网。最近，国家发改委又投入大量资金组织研究开发。中国有色网。目前，具有代表性的电动汽车有： 比亚迪开发

2、的双模混合动力汽车、纯电动轿车； 东风汽车公司开发的以盘式永磁无刷电机为动力、以IGBT调速系统为控制、以动力蓄电池为能源的电动轿车； 北京重工研制的以22kW异步交流电动机为动力、以IGBT调速系统为控制、以482厂动力蓄电池为能源的电动客车； 清华大学研制的以22kW无刷电机为动力、以动力蓄电池为能源的16座电动面包车； 郑州华联电动车辆研究所研制的以10kW同步电动机为动力、以IGBT调速系统为控制、以蓄电池为能源的、过载能力4倍的电动轿车； 华南理工大学研制的EV6630、EV6600及EV6620电动轻型客车，其中，EV6630电动客车已在深圳投入试运行1万公里。中国有色网。此外，一汽、上汽、广汽、长安等国内汽车企业也研制了自己的电动汽车。二、电动汽车电池的分类 电池的分类电动汽车用电池为化学电源，它的分类方法很多。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。按电解液分为：a. 碱性电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。即电解液为碱性水溶液的电池；b. 酸性电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废

3、旧金属。即电解液为酸性水溶液的电池；c. 中性电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。即电解液为中性水溶液的电池；d. 有机电解质溶液电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。即电解液为有机电解质溶液的电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。按活性物质的存在方式分为：a. 活性物质保存在电极上。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。可分为一次电池(非再生式，原电池)和二次电池(再生式，蓄电池)；b. 活性物质连续供给电极。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。可分为非再生燃料电池和再生燃料电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。按电池的某些特点分为：a. 高容量电池；b. 免维护电池；c. 密封电池；d. 燃结式电池；e. 防爆电池；f. 扣式电池、矩形电池、圆柱形电池等。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。尽管由于化学电源品种繁多，用途广泛，外形差别大，使上述分类方法难以统一

4、，但习惯上按其工作性质及存贮方式不同，一般分为四类：a. 一次电池一次电池，又称“原电池”，即放电后不能用充电的方法使它复原的电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。换言之，这种电池只能使用一次，放电后电池只能被遗弃了。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。这类电池不能再充电的原因，或是电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆反应很难进行。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。如：锌锰干电池 ZnNH4ClZnCl2MnO2(C)锌汞电池 ZnKOHHgO银锌电池 ZnKOHAg2Ob. 二次电池二次电池，又称“蓄电池”， 即放电后又可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电，且可反复多次循环使用的一类电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。这类电池实际上是一个化学能量贮存装置，用直流电将电池充足，这时电能以化学能的形式贮存在电池中，放电时，化学能再转换为电能。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。如：铅酸电池 PbH2SO4PbO2镍镉电池

5、CdKOHNiOOH镍氢电池 H2KOHNiOOH锂离子电池 LiCoO2有机溶剂6C锌空气电池 ZnKOHO2(空气)c. 贮备电池贮备电池，又称“激活电池”，是正、负极活性物质和电解液不直接接触，使用前临时注入电解液或用其他方法使电池激活的一类电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。这类电池的正、负极活性物质的化学变质或自放电，因与电解液的隔离而基本上被排除，从而使电池能长时间贮存。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。如：镁银电池 MgMgCl2AgCl钙热电池 CaLiCl-KClCaCrO4(Ni)铅高氯酸电池 PbHclO4PbO2d. 燃料电池燃料电池，又称“连续电池”，即只要活性物质连续地注入电池，就能长期不断地进行放电的一类电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。它的特点是电池自身只是一个载体，可以把燃料电池看成一种需要电能时将反应物从外部送入电池的一种电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。如：氢燃料电池 H2KOHO2肼空燃料电池 N2H4K

6、OHO2(空气)必须指出，上述分类方法并不意味着某一种电池体系只能分属一次电池、二次电池、贮备电池或燃料电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。恰相反，某一种电池体系可以根据需要设计成不同类型的电池。铜铝铅CNMN.COM.CN锌锡镍，中国有色网，小金属,废旧金属。如锌银电池，可以设计成一次电池，也可以设计成二次电池，或贮备电池。三、电动汽车电池的性能参数化学电池品种繁多，性能各异。CNMn。常用以表征其性能的指标有：电性能、机械性能、贮存性能等，有时还包括使用性能和经济成本。CNMn。我们主要介绍其电性能和贮存性能。CNMn。电性能包括：电动势、额定电压、开路电压、工作电压、终止电压、充电电压、内阻、容量、比能量和比功率、贮存性能和自放电、寿命等。CNMn。贮存性能主要取决于电池的自放电大小。CNMn。 电动势电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。CNMn。电池的电动势可以从电池体系热力学函数自由能的变化计算而得。CNMn。 额定电压额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。CNMn。例如，

7、锌锰干电池为1.5V，镍镉电池为1.2V，铅酸蓄电池为2V，锂离子电池为3.6V。CNMn。 开路电压电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。CNMn。开路电压不等于电池的电动势。CNMn。必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。CNMn。 工作电压系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。CNMn。例如，铅酸蓄电池的工作电压在2V1.8V；镍氢电池的工作电压在1.5V1.1V；锂离子电池的工作电压在3.6V2.75V。CNMn。 终止电压系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。CNMn。以铅酸蓄电池为例：电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V1.8V，放电终止电压为1.8V1.5V(放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同)。CNMn。 充电电压系指外电路直流电压对电池充电的电压。CNMn。一般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内。CNMn。例如，镍镉电池的充电压在1.45V1.5V；锂离子电池的充电压在4.1V4.2V；铅酸蓄电池的充电压在2.25V2.5V。

8、CNMn。 内阻蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。CNMn。a. 正负极板电阻目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式，由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。CNMn。因此，极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。CNMn。板栅在活性物质内层，充放电时，不会发生化学变化，所以它的电阻是板栅的固有电阻。CNMn。活性物质的电阻是随着电池充放电状态的不同而变化的。CNMn。当电池放电时，极板的活性物质转变为硫酸铅(PbSO4)，硫酸铅含量越大，其电阻越大。CNMn。而电池充电时将硫酸铅还原为铅(Pb)，硫酸铅含量越小，其电阻越小。CNMn。b. 电解液电阻电解液的电阻视其浓度不同而异。CNMn。在规定的浓度范围内一旦选定某一浓度后，电解液电阻将随充放电程度而变。CNMn。电池充电时，在极板活性物质还原的同时电解液浓度增加，其电阻下降；电池放电时，在极板活性物质硫酸化的同时电解液浓度下降，其电阻增加。CNMn。c. 隔板电阻隔板的电阻视其孔率而异，新电池的隔板电阻是趋于一个固定值，但随电池运行时间的延长，其电阻有所增加。CNMn。因为，电

9、池在运行过程中有些铅渣和其他沉积物在隔板上，使得隔板孔率有所下降而增加了电阻。CNMn。d. 连接体电阻连接体包括单体电池串联时连接条等金属的固有电阻，电池极板间的连接电阻，以及正、负极板组成极群的连接体的金属电阻，若焊接和连接接触良好，连接体电阻可视为一固定电阻。CNMn。每只电池所呈现的内阻就是上述物体电阻的总和，电池内阻R与电动势、端电压及放电电流的关系：Rs=(E-Uf)If电池的内阻在放电过程中会逐渐增加，而在充电过程中则逐渐减小。CNMn。所以，电池在充放电过程中，端电压也会因其内阻的变化而变动。CNMn。故端电压在放电时低于电池的电动势，充电时又高于电池的电动势。CNMn。 容量电池的容量单位为库仑(C)或安时(Ah)。WWW.cnmN.COM.Cn。表征电池容量特性的专用术语有三个：a. 理论容量。WWW.cnmN.COM.Cn。系指根据参加电化学反应的活性物质电化学当量数计算得到的电量。WWW.cnmN.COM.Cn。通常，理论上1电化当量物质将放出1法拉第电量，即96500C或26.8Ah(1电化当量物质的量，等于活性物质的原子量或分子量除以反应的电子数)。WWW.cnmN.COM.Cn。b. 额定容量。WWW.cnmN.COM.Cn。系指在设计和生产电池时，规定或保证在指定放电条件下电池应该放出的最低限度的电量。W

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