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我的”小車”我的夢 080603119 林丽华 我們的組員 080603120 林丹080603122 黃根寶 洪志明 080603121 林漢禎080603123 張儒煜 080603127 080603124 劉景濤 080603125 黃德宇080603126 黃權學 汽车产业发展趋势 替代性能源汽车 生物柴油汽车 乙醇汽车 天然气汽车 电动力型 混合动力汽车 (HEV) 纯电动车（EV) 燃料电池汽车（ PHEV） 中国新能源汽车发展的方向 2009 年3 月20 日国家发改委发布汽车产业调整与振兴规 划细则，提出在2011 年前，形成50万辆纯电动、充电式 混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，占乘用车销 售总量的5%。 2009 年6 月25 日，工信部发布新能源汽车生产企业及产 品准入管理规则，将新能源车清晰的划分为起步期、发展 期和成熟期三个不同的技术阶段。燃料池车、氢发动机汽车 和二甲醚汽车被列入起步期；锂离子动力蓄电池为动力的混 合动力乘用车、商用车，以及纯电动汽车，属于发展期；使 用铅酸蓄电池和镍氢电池的混合动力乘用车则为成熟期 高效储能电池 燃料电池 镍氢电池 锂电池 燃料电池 燃料电池汽车的原理是让氢、氧在催化剂作用下，通过 化学反应产生电能，以此作为驱动汽车发动机的能源；而传 统电动车直接利用电能驱动机车运转。 2008 年北京奥运会上展示的3 辆燃料电池客车，每 辆客车的成本300 多万元，而目前公交系统进口的欧 标准传统发动机低地板大客车售价仅在100 多万元。 一般来讲，燃料电池发动机的转化效率比普通内燃机 高出40%60%，按照普通轿车百公里耗油量标准看，燃 料电池轿车百公里需要气态氢1.2kg左右。据报道，宝马 公司7 系氢内燃机轿车具有氢与汽油两用的燃料发动机, 通过仪表盘上的转换开关实现自由切换, 当氢燃料驱动时, 0100km/h 加速时间为9.5s, 最高车速可达230km/h。 镍氢电池工作原理 镍氢电池的全称是镍氢电池的全称是“ “ 金属氢化物镍电金属氢化物镍电 池池” ” , ,它以储氢合金作为负极活性物质它以储氢合金作为负极活性物质, , 以氢氧化镍作为正极活性物质以氢氧化镍作为正极活性物质, , 以氢氧化以氢氧化 钾为主要成分的强碱性水溶液作电解液钾为主要成分的强碱性水溶液作电解液, , 在充放电过程中利用了储氢合金的电化学在充放电过程中利用了储氢合金的电化学 吸附和释放氢的可逆性吸附和释放氢的可逆性, , 产生电动势产生电动势, , 其其 具体反应如下具体反应如下 镍氢电池优势 它是碱性蓄电池，负极是吸藏 氢气的合金材料（mh），电动 势为1.32v。能量密度高。主 要优点是：比能量高（一次充 电可行使的距离长）；比功率 高，在大电流工作时也能平稳 放电（加速爬坡能力好）；低 温放电性能好；循环寿命长； 安全可靠，免维护；无记忆效 应；对环境不存在任污染问题 ，可再生利用，符合持续发展 的理念。但是，Ni-MH蓄电池 成本太高，价格昂贵。 镍氢电池的劣势 在发展新能源汽车上，目前镍氢电池技术最成熟，未来3 年 内仍将是新能源车的主流，之后镍氢电池技术将和磷酸铁锂 、氢燃料电池三分天下，5 年后将逐渐被锂电池及燃料电池 所取代。 镍氢电池也具有难以克服的缺点，即记忆效应。 记忆效应是指在电池充放电过程中，会在电池极 板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减 少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。 镍氢电池的记忆效应和充电发热等方面的问题直接影 响到该电池的使用。除此以外，镍氢电池自放电率高 、比能量较小，只能用在HEV 上，这些缺点的存在使 镍氢电池只能是过渡产品。 早期锂电池 早期的锂电池的负极材料是单质锂，由于锂相当活泼，遇水 会剧烈反应生成LiOH，甚至燃烧或爆炸，所以一般采用非水 电解液，如无机的SOCl2 及有机的四氢呋喃等。 虽然如此，由于锂的强活性，安全问题仍然很难解决， 尤其是到了二次锂电池时期，反复的充放电使得高活性 的粉状锂单质积累得 越来越多；在充电过程中形成的锂晶体可能结成枝状， 引起短路等严重问题，对此人们采取的措施一般是使用 锂合金或采用尽可能小孔径的隔膜等。 现代锂电池充放电图 图摇椅式锂离子电池的充放电原理 在充电时，阴极部分的锂离子脱嵌，离开含锂化 合物，透过隔膜向阳极移动，并嵌入到阳极的层 状结构中；反之在放电时，锂离子在负极脱嵌， 移向正极并结合于正极的化合物之中。与传统锂 电池不同的是，被氧化还原的物质不再是Li 和 Li+，Li+只是伴随着两极材料本身发生放电而产 生的氧化态的变化而反复脱嵌与嵌入，往返于两 极之间，所以锂电池又被称作摇椅电池(Rocking chairbattery)。 此种电池的一个典型放电原理为： 正 极：CoO2+Li+e-=LiCoO2 负 极：LiC6-e-=6C+Li+e 总反应：CoO2+LiC6=LiCoO2+6C 优秀的负极材料应该具有以下特性: Li+在脱嵌过程中电极电位变化较小，且 接近金属锂的电位 与 Li+的插入过程吉布斯自由能变化小 ，保证过程的高度可逆性 在电极结构的表面与内部Li+都有较高的 扩散速率，以提高电极的电导率 有较高的热稳定性及对电解质的相容性 价格低廉，易于制备 负极材料的种类 金属合金负极 金属氧化物负极 碳负极材料 过渡金属氮化物（如Li2.6Co0.4N 能量密度可高达 900mAh/g） 纳米硅材料（利用化学蒸气沉积法在碳材料中复合进 去一些纳米硅，能量密度可达1200mAh/g） 锂离子电池与传统电池性能比较 电池种类镉镍电池金属氢镍电池锂离子电池 体积能量密度 /(WhL) 现状160200240 将来240360425 质量能量密度 /(Wh/kg) 现状7080100 将来80110160 平均输出电压/V1.21.23.6 使用电压范围/V1.41.01.41.04.22.5 循环寿命现状500500500 将来100010001000 使用温度范围/充电045045045 放电-2065-2065-2060 长期存放-2045-2045-2045 月自放电率/主要传统锂一次电池的理论工作特性 正极材料分子 量化 合 价 的 变 化 密度 g/cm 3 理论电量(正极)电池反应与锂负极单体电池的 理论值 Ah /g Ah /cm3 g/A h 电压 V 比能 量 W h/kg SO26411.370.4192.392Li+2 SO22Li2S2O23.11170 SOCl211921.630.4502.224Li+2 SOCl24LiCl+S+ SO23.651470 SO2Cl213521.660.3972.522Li+ SO2Cl22LiCl+ SO23.911405 Bi2O346668.50.352.972.866Li+ Bi2O33Li2O+2Bi2.0640 Pb2Bi2O5912109.00.292.643.4110Li+ Pb2Bi2O55 Li2O+2Bi+2Pb2.0544 (CF)n(31)n12.70.862.321.16nLi+(CF)nnLiF+nC3.12180 CuCl2134.523.10.41.222.502Li+ CuCl22LiCl+Cu3.11125 CuF2101.622.90.531.521.872Li+ CuF22LiF+Cu3.541650 CuO79.626.40.674.261.492Li+CuOLi2O+Cu2.241280 CuS95.624.60.562.571.792Li+CuSLi2S+Cu2.151050 FeS87.924.80.612.951.642Li+FeSLi2S+Fe1.75920 FeS2119.944.90.894.351.124Li+ FeS22 Li2S+Fe1.81304 MnO286.915.00.311.543.22Li+ Mn()O2Mn()O2(Li+)3.51005 MoO314314.50.190.845.262Li+ MoO3Li2O+Mo2O32.9525 Ni3S224040.472.124Li+ Ni3S22 Li2S+3Ni1.8755 AgCl143.3