各種各樣蓄電池性能比較
蓄電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉。目前，制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是動(dòng)力蓄電池不理想。電動(dòng)汽車蓄電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率和使用壽命等。要使電動(dòng)汽車能與內(nèi)燃機(jī)汽車相競(jìng)事，關(guān)鍵是開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)、成本低的蓄電池。
鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池已有１００多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。它也是成熟的電動(dòng)汽車蓄電池，目前約有８％～９０％的采用率。它可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜；比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個(gè)是使用壽命短，使用成本過(guò)高。
鎳鎘電池
目前，鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池其比能量可達(dá)55W·h／kg，比功率超過(guò)190W／kg，可快速充電，循環(huán)使用壽命較長(zhǎng)，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達(dá)到2000多次，但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4－5倍。它的初期購(gòu)置成本雖高，但由于其在能色量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì)，因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作，以免重金屬鎘成環(huán)境污染。
鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣，也屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過(guò)鎳氫蓄電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問(wèn)題。目前生產(chǎn)電動(dòng)汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie公司，它現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池，并由此構(gòu)成30kw·h和50kw·h兩種規(guī)格的電池。其比能量達(dá)75－80W·h/kg，比功率達(dá)160－230W／kg，循環(huán)使用壽命超過(guò)600次。這種蓄電池曾裝在幾種電動(dòng)汽車上試用，其中一類車一次充電可行駛345km，有一輛車一年中行駛了8萬(wàn)多公里。由于價(jià)格較高，目前尚未大批量生產(chǎn)。估計(jì)隨著鎳氫蓄電池技術(shù)的發(fā)展，其比能量可超過(guò)80w·h／kg，循環(huán)使用壽命可超過(guò)2000次，遠(yuǎn)景價(jià)格可降至150美元/Kw·h。通用汽車公司已把它作為今后幾年電動(dòng)汽車優(yōu)先考慮蓄電池。
鈉硫蓄電池
鈉硫蓄電池也是近期普遍看好的電動(dòng)汽車菩電池，美國(guó)福特汽車公司的Mnivan電動(dòng)汽車就是使用鈉硫蓄電池的。它已被美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動(dòng)汽車蓄電池，德國(guó)ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池，其質(zhì)量為17.5kg，蓄電量19.2Kw·h；比能量達(dá)109W·h／kg，循環(huán)使用壽命1200次，裝車試驗(yàn)時(shí)最好的一輛車無(wú)故障地行駛了2300km。鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴(yán)重，電池壽命較短。性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問(wèn)題。
電池列為其電動(dòng)汽車蓄電池的長(zhǎng)期開發(fā)目標(biāo)，錘電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為570W·h／kg，它目前達(dá)到的性能指標(biāo)是：比能量為100w·h／k8，比功率200w/kg，循環(huán)使用壽命為1200次，充電時(shí)間2－4小時(shí)。
鋅空氣電池
鋅空氣電池的潛在比能量在200w·h/kg左右。美國(guó)DEMI公司為電動(dòng)汽車開發(fā)的鋅空氣電池的比能量已達(dá)160W·h／kg左右，但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點(diǎn)。美國(guó)的CRX電動(dòng)汽車裝的就是鋅空氣電池，該車為彌補(bǔ)它的不足，還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運(yùn)和加速CRX車的鋅空氣電池組質(zhì)量為340kg，充足電后可存儲(chǔ)45kw·h的能量，同時(shí)裝備CRX的重達(dá)159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kw·h能量。充電12分鐘可使CRX電動(dòng)汽車行駛65km，充電一小時(shí)則可行駛160km。
飛輪電池
飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。眾所周知。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲(chǔ)存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃涔δ埽环烹姇r(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池公出電的時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電他的飛輪是在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高(高達(dá)200000r/min)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達(dá)150W·h／kg，比功率達(dá)5000-10000W／kg，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬(wàn)公里。美國(guó)飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動(dòng)轎車，一次充電可行駛600km，由到96km／h加速度時(shí)間為6．5秒。
燃料電池
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它不經(jīng)歷熱機(jī)過(guò)程，不受熱力循環(huán)限制，故能量轉(zhuǎn)換效率高，燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率在理論上可達(dá)100％，實(shí)際效率已達(dá)60％~80％，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2—3倍?，F(xiàn)在應(yīng)用于電動(dòng)汽車中的燃料電池是一種被稱為質(zhì)于交換膜燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣成龍為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會(huì)上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以PEMFC電池為動(dòng)力的電動(dòng)公共汽車。載客20人，可行駛160km/h，最高速度72.2km／h。德國(guó)奔馳汽車公司也研制了以PEMFC電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車。
鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池已有１００多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。它也是成熟的電動(dòng)汽車蓄電池，目前約有８％～９０％的采用率。它可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜；比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個(gè)是使用壽命短，使用成本過(guò)高。
鎳鎘電池
目前，鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池其比能量可達(dá)55W·h／kg，比功率超過(guò)190W／kg，可快速充電，循環(huán)使用壽命較長(zhǎng)，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達(dá)到2000多次，但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4－5倍。它的初期購(gòu)置成本雖高，但由于其在能色量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì)，因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作，以免重金屬鎘成環(huán)境污染。
鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣，也屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過(guò)鎳氫蓄電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問(wèn)題。目前生產(chǎn)電動(dòng)汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie公司，它現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池，并由此構(gòu)成30kw·h和50kw·h兩種規(guī)格的電池。其比能量達(dá)75－80W·h/kg，比功率達(dá)160－230W／kg，循環(huán)使用壽命超過(guò)600次。這種蓄電池曾裝在幾種電動(dòng)汽車上試用，其中一類車一次充電可行駛345km，有一輛車一年中行駛了8萬(wàn)多公里。由于價(jià)格較高，目前尚未大批量生產(chǎn)。估計(jì)隨著鎳氫蓄電池技術(shù)的發(fā)展，其比能量可超過(guò)80w·h／kg，循環(huán)使用壽命可超過(guò)2000次，遠(yuǎn)景價(jià)格可降至150美元/Kw·h。通用汽車公司已把它作為今后幾年電動(dòng)汽車優(yōu)先考慮蓄電池。
鈉硫蓄電池
鈉硫蓄電池也是近期普遍看好的電動(dòng)汽車菩電池，美國(guó)福特汽車公司的Mnivan電動(dòng)汽車就是使用鈉硫蓄電池的。它已被美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動(dòng)汽車蓄電池，德國(guó)ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池，其質(zhì)量為17.5kg，蓄電量19.2Kw·h；比能量達(dá)109W·h／kg，循環(huán)使用壽命1200次，裝車試驗(yàn)時(shí)最好的一輛車無(wú)故障地行駛了2300km。鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴(yán)重，電池壽命較短。性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問(wèn)題。
電池列為其電動(dòng)汽車蓄電池的長(zhǎng)期開發(fā)目標(biāo)，錘電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為570W·h／kg，它目前達(dá)到的性能指標(biāo)是：比能量為100w·h／k8，比功率200w/kg，循環(huán)使用壽命為1200次，充電時(shí)間2－4小時(shí)。
鋅空氣電池
鋅空氣電池的潛在比能量在200w·h/kg左右。美國(guó)DEMI公司為電動(dòng)汽車開發(fā)的鋅空氣電池的比能量已達(dá)160W·h／kg左右，但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點(diǎn)。美國(guó)的CRX電動(dòng)汽車裝的就是鋅空氣電池，該車為彌補(bǔ)它的不足，還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運(yùn)和加速CRX車的鋅空氣電池組質(zhì)量為340kg，充足電后可存儲(chǔ)45kw·h的能量，同時(shí)裝備CRX的重達(dá)159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kw·h能量。充電12分鐘可使CRX電動(dòng)汽車行駛65km，充電一小時(shí)則可行駛160km。
飛輪電池
飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。眾所周知。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲(chǔ)存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃涔δ埽环烹姇r(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池公出電的時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電他的飛輪是在真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高(高達(dá)200000r/min)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達(dá)150W·h／kg，比功率達(dá)5000-10000W／kg，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬(wàn)公里。美國(guó)飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動(dòng)轎車，一次充電可行駛600km，由到96km／h加速度時(shí)間為6．5秒。
燃料電池
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它不經(jīng)歷熱機(jī)過(guò)程，不受熱力循環(huán)限制，故能量轉(zhuǎn)換效率高，燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率在理論上可達(dá)100％，實(shí)際效率已達(dá)60％~80％，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2—3倍?，F(xiàn)在應(yīng)用于電動(dòng)汽車中的燃料電池是一種被稱為質(zhì)于交換膜燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣成龍為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會(huì)上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以PEMFC電池為動(dòng)力的電動(dòng)公共汽車。載客20人，可行駛160km/h，最高速度72.2km／h。德國(guó)奔馳汽車公司也研制了以PEMFC電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車。
