电动汽车蓄电池：比能量、比功率和使用寿命的关键因素

电动汽车蓄电池：比能量、比功率和使用寿命的关键因素

1. 电池

它是电动汽车的动力源，目前制约电动汽车发展的关键因素就是动力电池不尽人意，电动汽车电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命，电动汽车要想与内燃机汽车竞争，关键是开发比能量高、比功率高、使用寿命长、成本低的电池。

2.铅酸电池

它已有一百多年的历史，被广泛用作内燃机汽车的启动电源，也是成熟的电动汽车电池，目前采用率约在8%~90%。其可靠性好，原料易得，价格低廉；其比功率基本能满足电动汽车的动力要求。但它有两大缺点：一是比能量低，质量体积太大，一次充电续驶里程短；二是使用寿命短，使用成本高。

3.镍镉电池

目前镍镉电池的应用仅次于铅酸电池，其比能量可达55W·h/kg，比功率超过190W/kg，可快速充电，循环寿命长，是铅酸电池的两倍以上，达2000次以上，但其价格却是铅酸电池的4-5倍。虽然其初期购置成本较高，但由于其在能量含量和使用寿命方面的优势，其长期实际使用成本并不高。使用过程中要注意回收利用，避免重金属镉造成环境污染。

4.镍氢电池

镍氢电池与镍镉电池一样，也属于碱性电池，其特性与镍镉电池类似，但镍氢电池不含镉、铜，不存在重金属污染问题。目前，生产电动车用镍氢电池的企业主要是一家公司，其目前有80A·h、130A·h两种单元电池，形成30kw·h、50kw·h两种规格的电池。其比能量达到75-80W·h/kg，比功率达到160-230W/kg，循环寿命超过600次。此电池已在多辆电动车上试装，一款车充电一次可行驶345km，一款车一年行驶8万多km。由于价格昂贵，尚未量产。 预计随着镍氢电池技术的发展，其比能量可超过80w·h/kg，循环寿命可超过2000次，远期价格可降至150美元/Kw·h，通用汽车已将其列为未来几年电动汽车的优先选择电池。

5.钠硫电池

钠硫电池也是近年来电动汽车的热门电池，福特汽车公司的电动汽车就采用钠硫电池，已被美国先进电池联盟（AABC）列为电动汽车中期发展电池。德国ABB公司生产的B240K钠硫电池，质量为17.5kg，储能容量为19.2Kw·h；其比能量达到109W·h/kg，循环寿命为1200次。在车辆试验过程中，最佳车辆行驶无任何问题。钠硫电池主要存在高温腐蚀严重、电池寿命短、性能稳定性和使用安全性不理想等问题。

电池被列为电动汽车电池的长期发展目标，电池种类繁多，包括有色金属锂离子电池、高温锂熔盐电池、锂聚合物电池、聚合物固体电解质电池等。锂离子电池比能量理论值为570W·h/kg，其目前的性能指标为：比能量100w·h/k8、比功率200w/kg，循环寿命1200次，充电时间为2-4小时。

6.锌空气电池

锌空气电池的潜在比能量约为200W·h/kg，美国DEMI公司为电动汽车研制的锌空气电池比能量已达到160W·h/kg左右，但其仍存在寿命短、比功率低、不能输出大电流、充电困难等缺点。美国CRX电动车配备的就是锌空气电池，为弥补其不足，该车还配备了镍镉电池，帮助汽车启动、加速。CRX汽车的锌空气电池组重340kg，充满电后可储存45kw·h的能量，而CRX配备的重159kg的镍锡电池，充满电后有4kw·h的能量。充电12分钟可以让CRX电动车行驶65km，充电1小时可行驶160km。

7.飞轮电池

飞轮电池是20世纪90年代提出的一种新概念电池，它突破了化学电池的限制，用物理方法实现储能。众所周知。飞轮以一定的角速度旋转时，具有一定的动能，飞轮电池就是将其动能转化为电能。高科技的飞轮和标准电池一样，都是用来储存电能的。飞轮电池里面有一个电动机，充电时，电动机以电动机的形式运转，在外部电源的驱动下，带动飞轮高速旋转，也就是给飞轮电池“充电”，提高飞轮的转速，从而增加其功能；放电时，电动机以发电机的状态运转，在飞轮的驱动下向外界输出电能，完成机械能（动能）到电能的转化。当飞轮电池放电时，飞轮的转速逐渐降低。 飞轮电池的飞轮在真空环境下运转，转速极高（可达1000转/min），所用轴承为非接触式磁悬浮轴承。据称，该飞轮电池比能量可达150W·h/kg，比功率可达5000转/kg，使用寿命可达25年，可为电动汽车提供500万公里的续驶里程。

8.燃料电池

燃料电池是将燃料和氧化剂中储存的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经过热机过程，不受热力学循环的限制，因此具有很高的能量转换效率。燃料电池的化学能转换效率理论上可以达到100%，实际效率已达到60%至80%，是普通内燃机热效率的2-3倍。目前电动汽车上使用的燃料电池是一种称为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的类型，它使用纯氢作为燃料，空气作为氧化剂。