動力電池
動力電池是為電動汽車等提供動力的蓄電池,在交通、軍事、民用電子設備等領域應用廣泛。
它的發(fā)展歷史悠久,1800 年伏打發(fā)明電池雛形,1859 年發(fā)明鉛酸蓄電池,之后陸續(xù)有鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池等出現(xiàn)。
其組成結構包括電極、電解質(zhì)(液)、隔膜和外殼。電極由活性材料、集流體、導電劑和黏結劑組成,活性材料決定電池特性,集流體優(yōu)化電能化學能轉(zhuǎn)化,導電劑提高倍率能力,黏結劑防止分層。電解質(zhì)(液)完成離子傳輸,有良好離子導電性和化學熱穩(wěn)定性,高能量密度電池常用有機或固體電解質(zhì)體系,燃料電池用固體電解質(zhì)隔膜。隔膜隔開正負極防短路,需化學穩(wěn)定、機械強度高、離子穿透好、電子絕緣。外殼用優(yōu)質(zhì)鋁材,保護內(nèi)部材料增加機械強度。
工作原理方面,以鎳鎘電池、鋰離子電池、燃料電池為例,鎳鎘電池充電時正極電子轉(zhuǎn)移至負極,放電時相反;鋰離子電池充電時鋰離子脫嵌嵌入,放電時脫出嵌入,反應本質(zhì)是濃差電池;燃料電池僅能化學能轉(zhuǎn)電能,如氫氧燃料電池,氫氣在負極氧化,氧氣在正極還原。
技術參數(shù)有工作電壓、充放電截止電壓、內(nèi)阻、容量、能量密度、比功率、荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)等。
分類上,按反應原理分化學、物理、生物電池?;瘜W電池又分一次、二次、儲備、燃料電池。一次電池放電不可逆,二次電池可逆,儲備電池需激活,燃料電池可連續(xù)放電。物理電池有太陽能、飛輪、超級電容器等,生物電池利用生物化學反應發(fā)電。
常用動力電池特點各異,鋰離子電池能量密度高但安全性差,鎳氫電池安全但成本高,鎳鎘電池有記憶效應,鉛酸電池成本低,燃料電池能量密度高但安全性差。
環(huán)境方面,廢棄電池有危害,回收利用意義大,回收前要拆解,不同類型有不同回收方式,還可梯次利用。
應用領域上,交通領域電動汽車用鋰離子和鉛酸電池,燃料電池受關注;軍事領域鋰電池是首選;民用電子設備鉛酸蓄電池和鎳氫電池常用。
未來發(fā)展趨勢上,應對氣候變化和能源危機需要動力電池,各國都在努力,未來有新的研究熱點如鋰空氣、鋰硫、全固態(tài)電池等。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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