第一章蓄电池.ppt

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1、第一章第一章 蓄电池蓄电池n第一节 概述n第二节 蓄电池的构造及型号 n第三节 蓄电池的工作原理n第四节 蓄电池的特性n第五节 蓄电池的容量n第六节 蓄电池的充电n第七节 其它车用电池简介第一节 概述 n一、蓄电池的种类n二、铅蓄电池的用途n三、铅蓄电池的优缺点电池 电池是将化学能转换为电能的一种低压直流电源，通常称为化学电源。一般将电池分为四大类：n 1 1、原电池、原电池，又称一次电池，如锌二氧化锰电池等。n 2 2、蓄蓄电电池池，又称二次电池，如铅二氧化铅，镉氢氧化镍电池等。n 3 3、储储备备电电池池，如镁氯化银，锌二氧化铅电池等。Reserve batteries are used

2、for very long term storage where the electrolyte is isolated from the cell and only activated at time of use.n 4 4、连续电池、连续电池，或称燃料电池，如氢一空气，肼_一一空气电池等。一、蓄电池的种类一、蓄电池的种类蓄电池可分为两类：nA.酸性蓄电池 它采用的电解液是化学纯净硫酸溶液nB.碱性蓄电池 它又可分为苛性钠蓄电池和苛性钾蓄电池。1、汽车上常用的蓄电池n汽车上常用的是铅蓄电池n除普通型铅蓄电池外，它还有以下三种类型：n A、干式荷电型蓄电池干式荷电型蓄电池蓄电池内部无电解液贮

3、存，极板是干的，且长期处于荷电状态（2年），新的蓄电池不必经过长时间初充电加液静置即可投入使用。n B、湿荷电型蓄电池湿荷电型蓄电池极板为荷电状态，蓄电池内部有少量电解液，大部分电解液被极板和隔板吸收并储存起来。胶体电解质铅蓄电池是其中一种。n C、免维护型蓄电池免维护型蓄电池在汽车合理使用过程中，不需要添加蒸馏水的一种新型蓄电池。国外称MF蓄电池。市内短途可行驶8万公里，长途可行驶4048万公里，不需进行维护，可用3.54年不加水。2、铅蓄电池在汽车上的安装位置 n根据汽车制造厂车型结构设计而定。一般轿车装在发动罩内，货车装在车架前部的左侧或右侧，客车多装在车厢内。n蓄电池都是用特制金属框架

4、和防震垫固定的。二、铅蓄电池的用途二、铅蓄电池的用途n 汽车上装有两个直流低压电源，一个是起动型蓄电池，另一个是发电机。发电机是由发动机带动而发电的，蓄电池是靠内部的化学反应来储存电能和向外供电的。它们的连接方式如下图所示：n由此可见，这两个电源与全车用电设备均接成并联电路。3、蓄电池的作用n蓄电池是汽车电气系统的心脏，在一定情况下（如发动机未运转时）蓄电池供给用电设备所需的全部电能。蓄电池的作用（续）n在发动机工作时，用电设备所需电能主要由发电机供给，而铅蓄电池的主要用途有：n1）汽车发动机起动起动时，蓄电池向起动机和点火装置供电。此时要求蓄电池在短时间内（5s10s）给起动机提供强大的起动

5、电流（汽油机为200A600A。柴油机有的高达1000A）。n 2）在发电机不发电不发电或电压较低发动机处于低低速速时，蓄电池向点火系及其它用电设备供电供电，同时向硅整流发电机供给他激激磁电流。蓄电池的作用（续）n3）当用电设备同时接入较多，发电机超载时，蓄电池协助协助发电机共同向用电设备供电。n4）当蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，可将发电机的电能转变为化学能储存储存起来，即充电。n5）蓄电池还有稳定电网稳定电网电压的作用。当发动机运转时，交流发电机向整个系统提供电流。蓄电池起稳定电器系统电压的作用。蓄电池相当于一个较大的电容器，可吸收发电机的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏，延长其使

6、用寿命。三、铅蓄电池的优缺点n 1、铅蓄电池最突出的优点优点内阻小，电压高而且稳定，还复系数（即放出电量与充入电量之比）高，成本低，易于满足汽车需要。n2、铅蓄电池也有一些缺点缺点如比能低，可靠性较差，易于出现故障，需要经常维护，使用寿命较短等。第二节 蓄电池的构造及型号 n一、蓄电池的构造n二、蓄电池的型号n三、起动型铅蓄电池的选用及接线方式方式一、铅蓄电池的构造一、铅蓄电池的构造n铅蓄电池都是由正负极板、隔板、电解液、外壳、联条和接线柱等主要部件构成，如左图所示：一、铅蓄电池的构造一、铅蓄电池的构造蓄电池主要由下列各部分组成：1、极板组n极板组是蓄电池的核心部分，极板分正极板、负极板两种。

7、蓄电池的充放电过程是靠极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。n极板是由栅架及铅膏涂料组成,栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形。极板组(续)n铅膏是由铅粉与一定密度的稀硫酸混合而成的。为提高负极板上活性物质的多孔性，防止极板纯化和收缩，铅膏里常加入添加剂。n活性物质是进行电化学反应的主要成分。经过化成处理后，正极板上的活性物质多为孔性的二氧化铅（PbO2），呈红棕色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。概念：化成处理概念：化成处理n所谓化成处理正、负极板上的活性物质的转化过程称为化成处理，也就是将涂膏后的生极板首先经过热风干燥、然后再置人稀硫酸中进行充电和保护性放电的过程

8、。2、隔板、隔板n隔板是在相邻的正负极板之间起绝缘作用的物质。具有多孔性以便电解液渗透，化学性能稳定。其厚度一般不超过1mm。3、电解液、电解液n电解液又称电解质，俗称电水。它的作用是形成电离，促成极板活性物质溶离产生电化学反应。n电解液是用专用的蓄电池用硫酸（GB455484）与铅酸蓄电池用蒸馏水（ZBK8400489）按一定比例配制而成的。相对密度：普通蓄电池为1.260.010g/cm3(30);干荷蓄电池为1.280.010g/cm3(25)。电解液（续）电解液（续）n电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可以减少结冰的危险并提高其容量。n电解液必须规定标准温度。我国是15，而

9、日本为20，欧美国家则规定为25和30。4、壳体、壳体n壳体外形为长立方体，内部一般分隔成互不相通的三个或六个单格电池槽。n壳体应耐酸、耐热、耐寒、耐震、绝缘性能好、有一定的机械强度。近年来，多用工程塑料（聚丙烯）制成。n外壳的顶部有相同材料的池盖，分单体盖和整体盖两种。盖上有加液孔。平时用加液孔螺塞拧紧。加液孔螺塞的顶部中心有通气小孔,以排出电池内的H2和O2。在孔盖上装氧化锰过滤器，可避免水蒸发逸出，减少水的消耗。5、联条、联条n蓄电池总是由3个或6个单格电池组成的，各单格电池之间靠铅质联条串联起来。联条的安装有传统的外露式，还有较先进的穿壁式。二、蓄电池的型号二、蓄电池的型号nGB/T7

10、403.1-1996 牵引用铅酸蓄电池中规定了铅酸蓄电池型号、名称的编制方法。产品型号由4部分组成，其内容及排列格式如下所示：n（1）串联的单格蓄电池数n（2）蓄电池类型 n（3）蓄电池特征n（4）蓄电池额定容量蓄电池的型号（续）蓄电池的型号（续）n(1)部分用数字表示一个整体蓄电池内串联的单格电池的个数。n(2)部分用汉语拼音字母表示根据其主要用途划分的蓄电池类型。起动蓄电池用“Q”表示，它是“起”字汉语拼音第一个字母的大写。n(3)部分是附加部分，用汉语拼音字母作代号，代表需要注明的蓄电池结构特征。代号如下：干荷电代号为“A”，湿荷电代号为“H”，免维护代号为“W”。n(4)部分是用阿拉伯

11、数字表示的蓄电池的额定容量Ah，Ah标量可以省略。蓄电池的型号（续）蓄电池的型号（续）n例如：解放CA141汽车用6QA100型蓄电池，即是由6个单格电池串联，额定电压为12V，额定容量为100Ah的干荷式起动型蓄电池。n东风EQ140汽车用6Q105型起动蓄电池，即是由6个单格电池串联,额定电压为 12V，额定容量为105Ah的干封式起动型蓄电池。三、起动型铅蓄电池的选用及接线方式三、起动型铅蓄电池的选用及接线方式n铅蓄电池的选用电压必须符合汽车电系的额定电压，能供给起动机所需要的较大起动电流的容量，才能保证可靠起动。汽车用起动型铅蓄电池的接线方式：n1）单一方式）单一方式。汽车上只装一个蓄

12、电池，如CA141只装一个6一QA一100型干荷式蓄电池，等。n2）串联方式）串联方式。汽车上装用两个型号完全相同的蓄电池，串联起来供电。这样可提高额定电压。如CA10B汽车装两个3一Q一84型蓄电池，串成12V。n3）并联方式）并联方式。汽车上装两个型号相同的蓄电池并联供电，这样可增大容量。如红旗CA770A型轿车采用两个6一Q一68型蓄电池。n4）串并联方式）串并联方式。串并联方式既能提高电压又可增大容量。如苏联的别拉斯450柴油汽车，装有4个同型号的12V蓄电池接成串并联方式。第三节 蓄电池的工作原理n一、电解液中的电离过程和电离平衡 n二、电势的建立 n三、铅蓄电池的放电过程 n四、铅

13、蓄电池的充电过程 铅蓄电池的两种基本工作状态铅蓄电池的两种基本工作状态n放电放电：它是把化学能转变为电能向用电：它是把化学能转变为电能向用电设备供电的过程；设备供电的过程；n充电充电：它是把外面输入的电能转变为化：它是把外面输入的电能转变为化学能储存在蓄电池里的过程。学能储存在蓄电池里的过程。蓄电池中的可逆化学反应n蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质是海绵状纯铅（Pb），电解液是硫酸水溶液（H2SO4）。n接通用电设备时，蓄电池可以放出电流，而放电后又以相反的方向通过电流，可以使极板上的活性物质恢复到原来的状态。在正常合理的使用条件下，蓄电池能反复进行充、放电循

14、环，n国产蓄电池一般的充放电循环期为250次500次。一、电解液中的电离过程和电离平衡一、电解液中的电离过程和电离平衡n电离是可逆的，在一定条件下，当电离过程的速度和离子结合成分子的速度相等时，则建立成电离平衡。当然，这是一种动态平衡。二、电势的建立二、电势的建立当极板浸入电解液时，n在负极板处，Pb+有沉附于极板表面的倾向。当两者达到平衡时，溶解动态平衡，使负极板具有负电位，约为-0.1V。n正极板上，Pb+有沉附于极板的倾向且大于溶解的倾向，因而在正极板上使极板呈正电位，当达到平衡时，约为+2.0V。n当外电路未接通时，蓄电池的静止电动势E0约为：三、铅蓄电池的放电过程三、铅蓄电池的放电过

15、程n铅蓄电池的放电过程就是化学能转变为电能的过程。n放电过程总的反应为：铅蓄电池的放电过程（续）铅蓄电池的放电过程（续）n在放电过程中，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都逐渐转变为PbSO4，电解液中H2SO4逐渐减少而水增多，所以电解液密度是不断下降的。n理论上，放电过程应进行到极板上的活性物质全部变为硫酸铅为止，但实际上只有2030的活性物质变成了硫酸铅。因此，采用薄型极板，增加多孔率，提高极板活性物质的利用率是发展的方向。四、铅蓄电池的充电过程四、铅蓄电池的充电过程n充电过程，就是在外加电场作用下，正、负极板上硫酸铅还原为二氧化铅和海绵状铅，电解液中水转变为硫酸的过程，因此电解液的密度

16、是上升的。n充电时，应将蓄电池接直流电源。当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电场力的作用下，充电电流Ic流入蓄电池正极，再从负极流出即驱使电子从正极经外电路流入负极。此时，正负极板发生的反应正好与放电过程相反。充放电的化学反应式n蓄电池在充放电过程中，其内部活性物质是处于化合和分解的矛盾运动中，略去中间的化学反应，充放电的化学反应过程为：第四节 蓄电池的特性蓄电池的特性 n一、一、蓄电池的电动势、内电阻及端电压蓄电池的电动势、内电阻及端电压 n二、二、蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 n三、三、蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性 一、蓄电池的电动势、内电阻及端电压一、蓄电池的电动势、内电阻及端电

17、压1、电动势、电动势 根据蓄电池的工况，有静止电动势和瞬时电动势之分。1）静止电动势 n蓄电池在静止状态和标准相对密度时，单格电池两电极之间的电位差值，称为静止电动势。n静止电动势的大小取决干电解液的密度和温度。2）瞬时电动势 n瞬时电动势是指铅蓄电池充、放电过程中，标准电解液渗入极板孔隙内进行电化学反应时，在正、负极板上产生的电极电位差值，用E表示。n其值仍按静止电动势公式计算。n注意：极板孔隙内部电解液标准相对密度，在放电时比外部的要小些，因此瞬时电动势小干静止电动势；反之，在充电时，瞬时电动势高于静止电动势。2、内电阻、内电阻n蓄电池的内电阻R0是指极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、联条和

18、极桩电阻的总和。n20C时，内阻R0可按下述经验公式计算其近似值：3、端电压、端电压n蓄电池的端电压u就是用直流电压表测得的正、负极桩之间的电压值。n放电时端电压逐渐下降，并且总是低于瞬时电动势。它们之间的关系为：n n充电时，端电压逐渐升高，且总是高于瞬时电动势，它们之间的关系为：综上，电动势的大小在电解液相对密度一定时，变化很小。蓄电池在充、放电过程中，内电阻是一个变量，其值虽小，但直接影响端电压的大小。端电压是衡量任何一种电源供电质量的主要指标之一。二、蓄电池的放电特性 n蓄电池的放电特性是指恒流放电过程中，蓄电池的端电压uf和电解液相对密度随放电时间的变化规律。n放电时端电压的变化规律

19、可分为三个阶段：铅蓄电池放电曲线铅蓄电池放电曲线1开始放电阶段开始放电阶段（2.11V2.0V）n此时，首先消耗的是极板孔隙内部的硫酸。而极板孔隙内部的硫酸很有限，所以极板孔隙内部电解液密度迅速下降，使电动势E和端电压uf也迅速下降。极板孔隙内部电解液密度迅速下降，使电动势E和端电压uf也迅速下降。2相对稳定阶段相对稳定阶段（2.0V1.85V）n端电压迅速下降到2.0V左右时，接着在较长时间内缓慢下降至185V。n这是因为随着极板孔隙内密度的明显下降，孔隙内外的密度差不断增大，硫酸向孔内的扩散速度也随之加快，从而使放电电压和放电电流得以维持。3迅速下降阶段迅速下降阶段（1.85V1.75V）

20、此阶段的放电有三方面的特点；nl）放电接近终了时，孔隙外的密度已大大下降，难以维持足够的密度差，使离子扩散的速度下降，同时离子扩散距离也增长。n2）在放电过程中，附着在极板表面的硫酸铅增多，堵塞孔隙，将部分活性物质与电解液隔开。n3）硫酸铅本身的导电性极差。放电时间越长，硫酸铅越多，内电阻越大。n以上三方面的原因，导致放电终了端电压由1.85V迅速下降到1.75V。此时应切断放电电流，停止放电,防止蓄电池过放电容量严重下降或报废。铅蓄电池放电终了的特征铅蓄电池放电终了的特征n1）单格电池电压下降到放电终了电压（以20h放电率放电时，终止电压为1.75V）。n 2）电解液密度下降到最小许可值。n

21、允许的放电终止电压与放电电流强度有关，电流越大，放电时间越短，允许的放电终了电压越低。三、蓄电池的充电特性 n蓄电池的充电特性是指恒流充电过程中，蓄电池的端电压Uc和电解液相对密度，随充电时间的变化规律。铅蓄电池充满电的特征n1）端电压上升到最大值2.7V，并在2h3h内不再增加。n2）电解液密度上升到最大值1.27g/cm3，并在2h3h内不再增加。n3）蓄电池内产生大量气泡，电解液沸腾。第五节 蓄电池的容量n一、蓄电池的容量定义一、蓄电池的容量定义n二、二、影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素 一、蓄电池的容量一、蓄电池的容量n蓄电池的容量标志蓄电池对外供电能力，是蓄电池的主要性能参数

22、。n标称容量是指在一定条件下的恒流放电电流If与放电时间Tf的乘积，可用下式表达：蓄电池的容量有两种表示方法 n1、20h率额定容量率额定容量 是指完全充电的12V蓄电池在电解液温度为250C时，以20A电流放电到端电压为10.5V时所输出的电量。代号为C20，单位为安培小时（Ah）。Ce表示20h率实际容量（Ah）。n2、额定储备容量、额定储备容量 它是指完全充电的 12V蓄电池在电解液温度为250C时以 25A电流放电到端电压为10.5V时所能维持的时间。代号为Crn，单位为分钟（min）。Cre表示实际储备容量。额定储备容量是国际通用的蓄电池容量表示方法，因此近年来，我国已开始采用这种方

23、法。蓄电池厂家在试验容量时，应优先采用额定储备容量也可采用20h率额定容量。20h率额定容量小于90Ah的蓄电池称为A类蓄电池。20h率额定容量等于或大于90Ah蓄电池称为B类蓄电池。二、影响蓄电池容量的因素二、影响蓄电池容量的因素n1、极板的构造、极板的构造 极板的面积越大，片数越多，参加反应的活性物质越多，容量越大。n2、放电电流、放电电流 放电电流越大，极板上参加电化学反应的活性物质越少，容量越低。n3、电解液温度、电解液温度 温度越低，电解液渗透能力越低，内阻和极板硫化增加，容量减小。n4、电解液密度、电解液密度 电解液密度增大，粘度也会增大，渗透速度不一定，对容量有影响。相对密度对容

24、量的影响放电电流及温度对容量的影响第六节 蓄电池的充电n一、充电的种类n二、充电的方法n三、充电的设备一、充电的种类一、充电的种类n对新蓄电池必须进行初充电初充电，使用的蓄电池需进行补充充电补充充电。为保持蓄电池的一定容量和延长寿命，需进行过充电过充电和循环锻炼充电循环锻炼充电。为消除极板硫化故障，需进行去硫化充电去硫化充电等。1、初充电、初充电n对新电池或更换极板的电池的首次充电叫初充电。n初充电的特点是充电电流小，充电时间长，电化学反应充分。初充电通常分两个阶段进行:n第一阶段的充电电流约为额定容量的115，充至电解液放出气泡，单格电池端电压达2.4V为止。此段充电时间约25h35h。n然

25、后将电流降低一半，转入第二阶段充电，直到充足为止，时间约为20h30h。n全部充电时间约为60h70h。2、补充充电 n蓄电池在使用中，常有充电不足的现象，应根据需要进行补充充电。一般每月至少一次。n如出现下列现象，就必须及时进行充电：n 1）当电解液相对密度降到1.150以下时。n 2）冬季放电超过25，夏季超过50。n 3）灯光比平时暗淡。n 4）起动无力。n补充充电通常也是分两阶段进行，方法和初充电相同，一般约需13h16h。3、间歇过充电 n这是避免使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔3个月进行一次。充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇1h后，再以减半的充电电流进行过充电，直至

26、充足电为止。4、循环锻炼充电 n这是蓄电池为了防止极板硫化而进行的一项保养性充电。它适用于长期处在小电流放电工况下、经常过放电使用、长期放置不用的蓄电池。n充电方法是先按补充充电或间歇过充电将蓄电池充足电，用额定容量放电率放电，即用20h放电率放电，其容量降低值小于10Qe时，再用补充充电法充足电即可使用。5、去硫化充电、去硫化充电n这是消除蓄电池极板硫化的排除故障性充电。n充电方法：n先倒出电解液，用蒸馏水冲洗数次；n再注入蒸馏水至高出极板15mm，用2A2.5A或初充电第二阶段的充电电流充电，并随时测量电解液的相对密度。如相对密度上升到115时，应停上充电。n再将电解液倒出后注入蒸馏水，然

27、后继续充电。n如此反复，直至电解液相对密度不再增大为止。最后进行一次放电，再将其充足电，将电解液相对密度调整为标准值即可。经过去硫化充电的蓄电池，其容量应恢复到额定容量的80以上，否则必须进行多次充放电处理。二、充电方法二、充电方法通常蓄电池的充电方法有：n定流充电n定压充电n快速脉冲充电。1、定流充电 n即在充电全过程中，保持充电电流基本恒定的充电方法。它是蓄电池充电的主要方法，广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。n定流充电适应性强，可以任意选择和调整充电电流，因此可对各种不同情况的蓄电池充电。n它的缺点是充电时间长，且需经常调节充电电流。2、定压充电 n即在充电全过程中，电源电压始终保

28、持不变的充电方法。n采用定压充电时，补充充电的蓄电池必须并联在充电电源之间，故称为并联充电。一般每单格电池约需2.5V，即对6V蓄电池充电电源电压应为7.5V，对12V蓄电池应为15V。定压充电（续）n定压充电时，充电开始时电流较大，4h5h内可获容量的9095，因而可缩短充电时间，充电电流随蓄电池电动势的增加而减小，充电终了自动降到零，因此不必由人照管，适于补充充电。n 由于定压充电不能调整充电电流的大小，不适用初充电和去硫化充电。汽车上蓄电池和发电机是并联的，所以蓄电池始终是在发电机的恒定电压下进行充电。3、脉冲快速充电n 脉冲快速充电的特点是先用0.81倍额定容量的大电流进行定流充电，使

29、蓄电池在短时间内充至额定容量的5060。n当蓄电池单格电压升到 2.4V，开始冒气泡时，由控制电路控制，开始进行脉冲充电。A、脉冲充电：n即先停止充电25ms40ms（称前停充），接着再放电或反充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（脉冲深度为充电电流的 153倍，脉冲宽度为1501000），然后再停止充电25ms（称后停充）。以后的充电一直按：n正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充再正脉冲充电的循环过程进行，直至充足。B、脉冲快速充电的优点n1）充电时间大为缩短。按常规充电，新电池初充电需70h90h，补充充电也需13h16h，采用脉冲快速充电，一般初充电5h，补充充电1h。n2）可增加蓄

30、电池容量提高起动性能。由于脉冲快速充电能够消除极化，因此充电时化学反应充分，加深了反应深度，使蓄电池容量增加，提高了起动性能。n3）去硫化显著。按一般去硫化充电费时且麻烦。而用脉冲快速充电只需4h5h，且效果良好。C、脉冲快速充电的缺点n采用脉冲快速充电时，蓄电池析出气体的总量虽然减小，但其出气率高，对极板活性物质的冲刷力强，活性物质易脱落，因此对蓄电池寿命有一定的影响。三、充电设备 n蓄电池是直流电源，必须用直流电充电。汽车上采用就是发动机驱动的发电机给蓄电池充电。充电室采用的充电设备主要有：n1、三相交流电动机直流发电机充电设备；n2、各种整流充电设备，其中包括各种固体整流器，充气管整流器

31、，水银整流器；n3、可控硅整流器，n4、脉冲快速充电设备n5、全自动充电设备等。n其中硅整流充电设备和可控硅充电设备，由于结构简单使用方便、可靠，在充电中得到广泛的使用。第七节 其它车用电池n上一世纪70s以来，由于受到汽车排放污染和能源危急的冲击，世界各国都在不断探索和研制更理想的汽车用电池。用电池代替发动机做汽车的动力源，于是电动汽车应运而生。n电动汽车不但可以节约能源，而且无污染、低噪声、热辐射少、操作简单，维修方便。因此各国都在大力开展电动汽车的研究。作为电动汽车动力源的新型高能电池的研究便成为十分重要的课题。n目前汽车用铅蓄电池比能量仅为40Whkg50Whkg，质量大、容量小，且需

32、经常充电。因此，作汽车的动力源显然是不适宜的。第七节 其它车用电池n动力电池要求其比能量应大于 140w hkg，充电循环次数应在800次以上，在汽车上一次充电的续驶里程应达到240km。n丹麦霍普公司力电动汽车，充电一次可行驶100km，时速为70km80km；美国LN7电动汽车时速可达 95km，从静止到 80kmh车速，所用时间少于 20s，爬坡度为30，日本研制的一种电动汽车使用镍镉电池，最大车速可达85kmh，一次充电可行驶160km。n目前，世界各国正在研一的新型高能电池种类繁多，诸如，钠硫电池、燃料电池中的氢一氧、碳化氢、联氨电池、锌空气电池、锂合金二硫化铁电池、太阳能电池等等。

33、一、钠硫电池n 在钠硫电池中，负极的反应物质是熔融的钠，正极反应物质是带有一定导电物质的硫，电解质为-氧化铝矾土的陶瓷管（NaAl11O17），它既是绝缘体又能自由传导钠离子。当外电路接通时，负极不断产生钠离子并放出电子，即：一、钠硫电池n电子通过外电路移向正极，而钠离子通过-氧化铝矾土电解质和正极的反应物质硫起作用，生成钠的硫化物。即：上述反应不断进行，电路中便获得了电流。理论上这种电池比能量可达664wh/kg，效率可达100%，充电时间短，无污染，原材料丰富，因而各国都很重视这种电池的研制。一个钠硫电池相当于10多个铅蓄电池。钠硫电池的缺点是NaS易燃烧，工作温度高达250300，且寿命

34、短，使用还有一定困难。二、燃料电池n 燃料电池由燃料（氢、煤气、天然气等）、氧化剂（氧气、空气、氯气）、电极（多孔烧结镍电极和多孔银电极等）和电解质KOH溶液等组成。n 燃料电池中燃料的化学能量不作燃烧，是利用燃料的氧化反应，从化学能直接转变为电能的。它与普通电池不同，只要不断地加入燃料和氧气，就会不断地产生电能，因此称为燃料电池。这种电池能量移动效率极高，理论上可以达到8090。二、燃料电池n氢一氧燃料电池的燃料为氢气，氧气作氧化剂。nA是氧气腔，氧气由高压氧气筒供给，工作压力为0.7kPal.33kPa；E是氢气腔，氢气由高压氢气筒供给。正极B是多孔性的氧电极，用钴和铝作催化剂；负极D是多

35、孔性的氢电极，用钯作催化剂。C是饱含电解液的石棉填充物，电解液是30的KOH溶液，由电波泵使之循环。其化学反应如下：2H2+O2=2H2O 二、燃料电池n燃料电池，由于比能量已达200Whkg350Whkg为铅蓄电池的47倍，且不需要充电，只要不断地供应燃料就可以继续使用，而且能量转换效率极高，无排放污染，因此适合作为汽车的动力源。但它需要贵重金属作催化剂，成本高，且燃料的储存和运输都有一定困难，因此有待进一步解决。二、燃料电池n按燃料电池的电解质类型分类，目前正在开发的燃料电池可以分成5大类：n磷酸型燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC)n质子交换膜燃料电池

36、(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)n碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cell，AFC)n熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)n固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)n其中PEMFC被公认是目前最有前途的电动汽车用燃料电池。质子交换膜燃料电池汽车发展状况n加拿大巴德公司在加拿大国际部资助下自1983年开始研制PEMFC，目前处于国际领先地位。n德国奔驰公司1989年开始研制燃料电池电动汽车。1994年“NECAR I”型研制成功，PEMFC总功率50kW

37、，总重量840kg，最高车速90kmh，续驶里程130km，采用纯氢。1996年“NECAR II型研制成功，PEMFC总功率50kW，6个座位，续驶里程250km，采用纯氢。1997年9月“NECAR III”型研制成功，PEMFC总功率40kW最高车速120kmh，续驶里程400km，采用甲醇重整提供氢气。1997年末“NEBUS”200型大客车(40英尺)研制成功，最高车速80kmh，60座，续驶里程400km。质子交换膜燃料电池汽车发展状况n日本丰田公司“RAV4”甲醇重整的燃料电池与Ni一MH蓄电池混合系统最高车速120kmh，续驶里程500km。n日本马自达公司的“Deanio”燃

38、料电池轿车，使用纯氢燃料电池和超级电容混合系统，燃料电池的功率25kW与超级电容联合使用输出功率可达40kW。n2000年12月中科院大连化学物理所、电工所和东风汽车研究院联合研制成燃料电池轻型客车。清华大电动车研究室和北京飞驰绿能电源技术有限公司联合研制的“京零一号”燃料电池轻型客车于2001年4月参加了第三届北京国际电动汽车、清洁汽车展览会。北京新世纪富源燃料电池公司、上海神力公司等在燃料电池的研究方面也取得了许多重大成果。燃料电池汽车发展的技术难关n虽然PEMFC是未来最有前途的汽车动力源，但是目前许多领域的关键技术尚未完全突破。n(1)未找到可以完全替代稀有贵金属铂的催化剂；n(2)质子交换膜和极板技术不成熟，尚未大批量生产；n(3)电池的热管理系统尚处于实验阶段；n(4)氢燃料的制备、存储和运输的基础设施投资巨大，关键技术和成本等方面还存在各种需要攻克的难关；n(5)成本高依然是目前制约PEMFC发展和应用的最大障碍。三、锌空气电池n锌空气电池的比能量可达150Whkg400Whkg。正极板是由金属网集电器、活性层等组成的一个薄空气电极，负极板是纯锌，电解液为氢氧化钾水溶液。其工作电压为1.0V至1.2V。三、锌空气电池锌空气电池具有放电电压稳定，无污染等优点，但工作时要消耗一定的能量用于清除空气中的二氧化碳，滤清、通风等。另外要限制放电电流，尚需进一步研究解决。