电动汽车电池发展探讨

xxxxxxxxxx毕 业 论 文论文题目：电动汽车电池发展探讨系 部： 汽车工程系 专 业：汽车检测与维修技术 班 级： xxxxxxxxx 学生姓名： xxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxx 2016 年 5 月 6 日毕业论文I摘 要随着经济的飞速发展，汽车做为大众的代步工具走进了千家万户，但是伴随着汽车的发展，汽车尾气成为了环境污染的主要污染源，所以改进汽车的工艺技术成了目前首要解决的问题，随着电动汽车成了会在几年内得到快速发展，石油等能源的日益紧张和短缺，新能源的研发也越来越迫切，为了保护环境，节约资源，实现可持续发展，提高人民的生活水平，加上政府对绿色环保的大力提倡和整治，作为当前最主要的新能源-蓄电池得到了快速的发展，电动汽车主要的动力原动力电池的蓄电能力成为了现在需要解决的主要问题，本论文针对电动汽车电池的现状组成结构及发展情况做了详细的分析总结。 关键词：电动汽车电池；现状；发展趋势 ；结构；优势毕业论文IIABSTRACTWith the rapid development of economy, car as the public transport at entered innumberable families, but with the development of automobile, automobile exhaust became the main sources of pollution of the environment, so to improve automobile technology has become the primary problem, with electric cars have become in a few years to get fast development, oil and other energy increasingly nervous and shortage, the development of new energy is becoming more and more urgent, in order to protect the environment, saving resources and realize sustainable development, improve peoples living standard, and the government strongly advocated and renovation of green environmental protection, as a new energy - the most main battery got rapid development, electric cars powered motive power batteries storage capacity has become now needs to solveKey words: electric car battery; The status quo. The development trend; Structure; Advantage.毕业论文 III目 录第一章 汽车电池的组成和作用 .101.1 汽车蓄电池的组成 .101.2 电动汽车蓄电池的作用 .11第二章 电动汽车各种动力电池现状 .122.1 铅蓄电池 .122.2 镍电池 .122.3 碱金属蓄电池 .132.4 空气蓄电池 .132.5 飞轮电池 .142.6 燃料电池与太阳能电池 .142. 7 电动汽车电池对比 14第三章 电动汽车电池发展趋势 .143.1 发展电动汽车是发展大势 .153.2 混合动力汽车市场相对成熟，动力电池成为汽车行业发展的重要因素。 .153.3 混合动力汽车市场发展迅速推动着蓄电池的发展 .16结语 .19致谢 .20参考文献 .21毕业论文 4引 言随着经济的快速发展生活水平的不断提高，能源危机和环境污染是当今世界的两大问题，而大气污染的主要污染源来自燃油汽车的废气排放。现在，全世界汽车每年向大气排放的有害气体多达几亿吨，成为污染环境的主要原因之一。由于汽车严重污染环境，各国对汽车污染的限制越来越严格。 人们对环境保护概念的理解，保护环境是每个公民的义务 ，多数发达国家的研究机构和汽车厂商都加大了对新能源汽车技术的研发投资，以替代传统以石油为燃料的汽车，形成了多种技术共同发展的局面，其中部分技术已经在商业化领域取得了重要成功。 电动汽车发展的关键就是蓄电池。电动汽车是以蓄电池作为能源，是清洁型汽车，它集新技术、新材料、新能源为一体，将是二十一世纪重要的交通工具之一。当前的电动汽车技术受三个主要因素的严重制约：一是电荷量比较低，充完电一次行驶里程比较短，二是充电时间长，使用不方便；三是质量电荷量小，使电动汽车自身的装备质量大，从而影响加速性能和最高车速的提高，无法与燃油汽车相抗衡。当前已经成功研制出的电池主要有：铅蓄电池、镍镉蓄电池和燃料电池等。电动汽车是利用装在车上的蓄电池提供电能拖动电动机旋转，通过传动装置驱动车轮旋转。蓄电池又称为电瓶，是一种能储存电能的装置，能实现电能和化学能的转换。电瓶充电时，把电能转化为化学能储存起来，而当车辆工作时，电瓶放电，再把化学能转为为电能，驱动电动机旋转。蓄电池有两大类，一类是酸性蓄电池，又称为铅蓄电池；另一类是碱性蓄电池，铁镍和镉镍电池两种。铅蓄电池的优点是制造费用低，内阻小，能提供强大的电流，因而在电动类车辆中普通使用。使用轻便对环境影响较小所以电动汽车得到了政府的鼓励。毕业论文 5第一章汽车电池的组成和作用及优点1.1 汽车蓄电池的组成汽车用铅酸蓄电池由正、负极板组、隔板、外壳、连条、极柱、电解液组成；与叉车蓄电池不同，一个成品汽车蓄电池总概如下：正、负极板组分别将数片正、负极板并联焊接成组，互相嵌入；正、负极板之间用隔板隔开，放入蓄电池壳体的一个单格内，组成单格蓄电池。每个单格电池的负极板总要比正极板多一片。加入电解液后，单格电池的标称电压为 2V，6 个单格电池组组成一个 12V 汽车蓄电池。 电解液由纯浓硫酸与蒸馏水按比例配制成密度为1.280g/ml 的稀硫酸，加入新的蓄电池后，硫酸根将被电池的极板吸收，电解液密度会降低，直至充电后，硫酸根被电流析出，当电解液密度又恢复到1.280g/ml 左右时，可以认为蓄电池被充满电了。铅酸蓄电池外壳由硬橡胶或塑料压铸成型，有些蓄电池外壳做成“穿壁式”结构，把连接各个单格电池的连接桥隐蔽于壳体内，表面上看它没有连接桥。载货汽车用的大容量铅酸蓄电池连接桥一般都暴露在壳体上面，这样变于维修。电池单格与单格之间串联用的连接桥，采用的是铅銻合金，其中銻的含量极少，主要用于加强连接桥的硬度。极柱采用铅锌合金，分正、负极。“+”为正极，“-”为负极，用久了的电池，可以明显地看出正极呈黑色，负极呈白灰色。隔板多用气孔塑料或玻璃纤维经特殊处理做成，既透气、透水，有绝缘，而且还具有一定的机械强度。铅酸蓄电池充电必须使用直流电，即需用充电机将交流电变成直流电才能充电。汽车上充电，通常是用一台 12V 或者 24V 交流发电机。经过硅整流二极管，将交流电整流变成直流电后对蓄电池进行充电。汽车电源由蓄电池和发电机两部分组两电源通过导线和搭铁并联相接。毕业论文 61.2 电动汽车蓄电池的作用 蓄电池是车载电源之一，其主要用途是在起动发动机时，向起动机及点火系统(汽油发动机)供电。因此，汽车用蓄电池也被称之为起动型蓄电他。除了用作起动电源外，蓄电池还有如下作用： (1)在发动机不工作时供电。发动机不远转时发电机不发电，这时蓄电池就是车载用电设备唯一的电源。电动门锁开关车门、发动机熄火后关闭车窗、停车时开启车载音响设备等都依靠蓄电他供电。 (2)协助发电机供电。当发电机因输出电流增加而其端电压下降时，蓄电他就会与发电机同时供电。有两种情况蓄电池会协助供电：一是在某一段时间同时启用的车载用电设备功率超过了发电机的额定功率;二是发动机处于怠速工况时，开启了空调、前照灯等耗电量较大的用电设备。 (3)存储发电机剩余电能。当电池存电不足时，可通过充电的力式将发电机的电能转换为化学能储存起来下次起动时蓄电池仍打充足的电能。 (4)保护汽车电路小的电子入器件。蓄电他内部的极板构成了一个容量很大的电容器，当汽车电路中产生瞬变电压脉冲时，只会对蓄电池极板形成充电电流，而电压几乎不变。这可使汽车电路中的电子元器件免受高电压脉冲的伤害。1.3 电动汽车电池具有的优点 电动汽车电池与燃油相比，电动汽车电池有着很多的优点，其具体情况如下： （1）有利于环境的保护。电动汽车使用的电池，没有尾气的排放，不会对环境造成污染，这是燃油汽车无法做到的。这在提倡低碳生活和环境保护的当下，是能源发展的一个新趋势。 （2）节约能源。电动汽车电池能够实现能量的回收利用，在制动状态时，可以回收能量的 40%左右，从而提高了能源的利用效率。 （3）使汽车结构轻巧紧凑。由于蓄电池的体积小，可以分散布置，所以总体布置相比发动机而言，布置更加紧凑。 毕业论文 7（4）驾驶方便。电动汽车电池相比燃油而言，使汽车驾驶更加方便，起动容易，调速平滑。（5）制造成本小没有发动机的振动带来的影响，使用寿命相对而言提高非常大。 第二章、电动汽车各种动力电池现状动力电池是推动电动汽车发展的关键指标，对于汽车发展具有重要的意义，在电池的发展中，电池的比能量、比功率、能量密度等均为电动汽车电池的关键治疗，除此外，动力电池的可靠性、安全性以及维护性都有一定的要求，为了确保电池的使用价值，应该针对电池的相关性能进行研究。电动汽车一般是由蓄电池、电动机和控制系统三部分组成，而关键部分是蓄电池。蓄电池有酸性、碱性和燃料电池等。目前用得最广泛的是铅酸电池，它工作可靠，价格低，但它的能量密度小寿命较短。碱性电池，为镍铁、镍锌、镍氢电池等，其能量密度大，寿命也较长.但价格昂贵。燃料电池，如氢-氧燃料电池，由于存在安全隐患，需采用一些昂贵金属，故成本太高未被广泛采用。 应用在电动汽车上的储能技术主要是电化学储能技术，即铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫等电池储能技术。过去这些储能技术分别在比能量、比功率、充电技术、使用寿命、安全性和成本等几方面存在严重不足，制约了电动汽车的发展。近年来，电动汽车电池技术的研发受到了各国能源、交通、电力等部门的重视，电池的多种性能得到了提高，如锂离子电池技术在安全性方面取得了突破性进展。这些将有望推动电动汽车的大规模商业化。 纯电动汽车的三大关键部件是电池、电机、电控，而电池则是最核心、产业价值最大的部分。目前，我国已经形成一条完整的锂离子动力电池产业链，为纯电动汽车发展奠定了一定的基础。我国已经研制出多元素聚合锂离子电池、双定子磁悬浮直流驱动电机、电池管理及电控系统等产品，可广泛用于客车、轿车以及军事动力领等域。高性能动力电池、驱动电机以及其控制系统的技术突破将积累工程化技术、加快产业化步伐。我国纯电动汽车整车产品技术和产业化基础，与国际基本同步，而且在某些领域还具有独特优势，纯电动客车动毕业论文 8力系统已实现国产化。目前镍氢电池汽车属于技术成熟类电动汽车，而锂电池汽车则属于技术发展阶段。2.1 铅蓄电池铅蓄电池是常用的电池之一，该种电池再用二氧化铅作为政绩，采用稀硫酸溶液做电解液，并且以海绵状铅作为负极，在使用的过程，谦虚点至的基本电压为 2V。铅蓄电池的发展时间较长，也是传统的蓄电池之一，具有价格低廉、技术成熟、性能可靠的优点，但是铅蓄电池的质量较重、过放电性能差、快速充电困难，所以逐渐被其他蓄电池所取代。2.2 镍电池镍电池包括多种种类，具体如下：（1）镍镉蓄电池，采用氢氧化镍与镉作为正负极的电池，以氢氧化钠溶液为电解质，单元电压为 1.2V，该种电池具有较强的耐深度放电能力，但是金属镉有毒，耐高温性能较差；（2）镍铅蓄电池，这是一种碱性蓄电池，以氢氧化镍与储氢合金为正负极活性材料，以氢氧化钾为电解质，基本电压为 6-12V，该种电池具有比能量大、充放电性能好，而且能够实现快速充电，但是该种电池的成本很高；（3）铁镍蓄电池，该种蓄电池以氢氧化镍、海绵状铁为正负极材料，在使用过程中需要定期加水，成本较高；（4）钠氯化镍蓄电池，该种蓄电池是一种新型电动汽车用蓄电池，这种蓄电池采用铁、锰、铜等过度金属氧化物作为正极材料，液态金属钠作为负极材料，并且与只允许钠离子迁移的氧化铝作为正负极活性材料进行粉绿，在正负极之间传导钠离子。（5）镍氢电池由氢氧化镍的阳极和由钒、锰、镍等金属形成的多成分合金阴极组成，其性能指标及在电动汽车的应用情况指出对于镍氢电池的研究应该主要解决在实际应用中，在常温和低温的条件下，镍氢电池比功率严重下降的问题，提出可以提高金属氢化物电极表面催化剂的活性来进一步提高镍氢电池的高速充放电功率和容量。分析镍氢电池存在的问题可以通过使用合适的添加剂、导电黏结剂和优化电池设计等方式予以解决，指出镍氢电池仍是近期和中期电动车使用的首选动力电池。镍氢电池在能量体积密度方面提高毕业论文 9了 3 倍，在比功率方面提高了 10 倍。这项技术独特的优势包括：更高的运行电压、比能量和比功率，较好的过度充放电耐受性和热性能。2.3 碱金属蓄电池碱金属蓄电池包括钠硫蓄电池与锂蓄电池，具体结构与特点如下：（1）钠硫蓄电池，以熔融硫与熔融钠作为正负极材料，并且以氧化铝矾土陶瓷管作为电解质，该种蓄电池具有质量轻、容