电池ppt课件

电动汽车的能量储存装置,一、铅酸蓄电池,课题二电池,1铅酸蓄电池的分类铅酸蓄电池分免维护铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池。免维护铅酸蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通铅酸蓄电池的两倍。阀控密封式铅酸蓄电池在使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有溢气阀(也叫安全阀)，该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值，即当电池内部气压升高到一定值时，溢气阀自动打开，排出气体，然后自动关闭，防止空气进入电池内部。,一、铅酸蓄电池,课题二电池,2铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池的基本结构如图所示。它由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成。,一、铅酸蓄电池,课题二电池,3铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池使用时，把化学能转换为电能的过程叫放电。在使用后，借助于直流电在电池内进行化学反应，把电能转变为化学能而储蓄起来，这种蓄电过程叫做充电。铅酸蓄电池是酸性蓄电池，其化学反应式为,一、铅酸蓄电池,课题二电池,4铅酸蓄电池的优点：(1)除锂离子电池外，在常用蓄电池中，铅酸蓄电池的电压最高，为2.0V；(2)价格低廉；(3)可制成小至lAh大至几千Ah的各种尺寸和结构的蓄电池；(4)高倍率放电性能良好，可用于引擎启动；(5)高低温性能良好，可在-4060条件下工作；(6)电能效率高达60%；(7)易于浮充使用，没有“记忆”效应；(8)易于识别荷电状态。,一、铅酸蓄电池,课题二电池,5铅酸蓄电池的缺点：(1)比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较大，一次充电行驶里程短；(2)使用寿命短，使用成本高；(3)充电时间长；(4)铅是重金属，存在污染。,二、镍氢电池,课题二电池,镍氢电池是90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由贮氢合金制成，是一种碱性蓄电池。镍氢电池具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染，被誉为“绿色电源”。1镍氢电池的分类按照外形，镍氢电池方形镍氢电池和圆形镍氢电池,二、镍氢电池,课题二电池,2镍氢电池的结构镍氢电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单体电池。在金属铂催化作用下，完成充电和放电可逆反应。镍氢电池的极板有发泡体和烧结体两种，发泡体极板的镍氢电池在出厂前必须进行预充电，且放电电压不能低于0.9V，工作电压也不太稳定，为避免发泡镍氢电池老化所造成的内阻增高，镍氢电池在出厂前必须进行预充电。经过改进的烧结体极板的镍氢电池，其烧结体极板本身就是活性物质，不需要进行活性处理，也不需要进行预充电，电压平衡、稳定，具有低温放电性能好、不易老化和寿命长的优点。,二、镍氢电池,课题二电池,3镍氢电池的工作原理镍氢电池是将物质的化学反应产生的能量直接转化成电能的一种装置。镍氢电池由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液(比如30%的氢氧化钾溶液)组成。密封一次镍氢电池的性能特点主要取决于本身体系的电极反应。当镍氢电池以标准电流放电时，平均工作电压为1.2V。当电池以8C率放电时，端电压降至1.1V时，则认为放电已完。电压1.1V称为8C率放电时的放电终止电压(0.6V0.8V)。,二、镍氢电池,课题二电池,4镍氢电池的特点镍氢电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性等许多优异特性。与铅酸蓄电池相比，镍氢电池具有比能量高、重量轻、体积小、循环寿命长的特点。(1)比功率高。目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350W/kg。(2)循环次数多。目前应用在电动车上的镍氢动力电池，80%放电深度(DOD)循环可以达1000次以上，为铅酸蓄电池的3倍以上，100%DOD循环寿命也在500次以上，在混合动力汽车中可使用5年以上。(3)无污染。镍氢电池不含铅、镉等对人体有害的金属，为21世纪“绿色环保电源”。,二、镍氢电池,课题二电池,(4)耐过充过放。(5)无记忆效应。(6)使用温度范围宽。正常使用温度范围-3055；贮存温度范围-4070。(7)安全可靠。短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性、可靠性试验无爆炸、燃烧现象。镍氢电池的基本单元是单体电池，单体电压为1.2V，按使用要求组合成不同电压和不同电荷量的镍氢电池总成。,三、镍镉电池,课题二电池,镍镉电池是一种碱性蓄电池，比能量可达55Wh/kg，比功率超过190W/kg，可快速充电，循环使用寿命较长，可达到2000多次。使用中要注意做好回收工作，以免重金属镉造成环境污染。1镍镉电池的结构镉镍电池采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。,三、镍镉电池,课题二电池,2镍镉电池充放电时的电化学反应镍镉电池放电时总的电化学反应为镍镉电池充电时总的电化学反应为,三、镍镉电池,课题二电池,3镍镉蓄电池的容量镍镉蓄电池容量与活性物质的数量、放电率和电解液等因素有关。放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，蓄电池的容量越小。使用不同成分电解液，对蓄电池的容量和寿命有一定影响。电解液的温度对蓄电池的容量影响较大。这是因为随着电解液温度升高，极板活性物质的化学反应也逐步改善。电解液中的有害杂质越多，蓄电池的容量越小。,四、锂离子电池,课题二电池,1.锂离子电池的分类(1)按照锂离子电池外形形状，可以分为方形锂离子电池和圆柱形锂离子电池。(2)按照锂离子电池所用电解质材料不同，可以分为聚合物锂离子电池和液态锂离子电池。(3)按照锂离子电池正极的材料不同，可以分为锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、镍钴锂离子电池或镍钴锰锂离子电池。第一代车用锂离子电池是锰酸锂离子电池，成本低，安全性较好，但循环寿命欠佳，在高温环境下循环寿命更短，高温时会出现锰离子溶出的现象。第二代是具有美国专利的磷酸铁锂离子电池，是锂离子电池的发展方向，由于原材料价格低且磷、铁、锂的资源丰富，且工作电压适中，充放电特性好，高放电功率，可快速充电且循环寿命长，高温和高热稳定性好，储能特性强，完全无毒。,四、锂离子电池,课题二电池,2.锂离子电池的结构锂离子电池由正极、负极、隔板、电解液和安全阀等组成。,四、锂离子电池,课题二电池,3.锂离子电池的工作原理锂离子电池正极材料采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物LixC6，电解液为有机溶液。锂离子电池的工作原理，电池在充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到负极中；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间。,四、锂离子电池,课题二电池,4.锂离子电池的优点(1)工作电压高。锂离子电池工作电压为3.6V，是镍氢和镍镉电池工作电压的3倍。(2)比能量高。锂离子电池比能量已达到150Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。(3)循环寿命长。目前锂离子电池循环寿命已达到1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其它几种二次电池。,四、锂离子电池,课题二电池,(4)自放电率低。锂离子电池月自放电率仅为68%，远低于镍镉电池(2530%)和镍氢电池(1520%)。(5)无记忆性。可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。(6)对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。(7)能够制造成任意形状。,四、锂离子电池,课题二电池,5.锂离子电池的缺点(1)成本高。主要是正极材料LiCoO2的价格高，但按单位瓦时的价格来计算，已经低于镍氢电池，与镍镉电池持平，但高于铅酸蓄电池。(2)必须有特殊的保护电路，以防止过充。,五、锌镍电池,课题二电池,锌镍电池由镍电极和锌电极组成，兼有镉镍电池中镍正极长寿命和锌银电池中锌负极高容量的优越性能，是一种高性能绿色二次动力电池。1锌镍电池的结构(1)锌电极；(2)镍电极；(3)隔膜；(4)电解液。,五、锌镍电池,课题二电池,2锌镍电池的电化学反应机理锌镍电池放电时总的电化学反应为锌镍电池充电时总的电化学反应为,五、锌镍电池,课题二电池,3锌镍电池的特点(1)比能量高，可达5080Wh/kg，明显高于铅酸和镍镉电池；(2)比功率高，仅次于锂离子电池；(3)工作电压高，可达1.65V，高于镍氢和镍镉电池；(4)工作温度宽，为-2060；(5)无记忆效应；(6)电池的生产和使用过程对环境不产生污染；(7)价格低。,六、空气电池,课题二电池,金属空气电池是用金属燃料代替氢能源而形成的一种新概念电池，有望成为新一代绿色能源。它具有无污染、放电电压平稳、高比能量、内阻小、储存寿命长、工艺技术要求较低、高比功率等优点。1.锌空气电池锌空气电池是以空气中的氧气为正极活性物质，金属锌为负极活性物质的一种新型化学电源。锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先，负极活性物质同锌锰、铅酸等蓄电池一样封装在电池内部，具有蓄电池的特点；其次，正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧，理论上有无限容量，是燃料电池的典型特征。,六、空气电池,课题二电池,锌空气电池具有如下优点：(1)比能量高。锌空气电池理论比能量达到1350Wh/kg以上，实际比能量在1000Wh/kg以上，属于大容量高能化学电源。(2)价格低廉。阳极活性物质锌来源丰富，价格便宜。阴极活性物质氧气来源于周围空气，基本等同于现在普通使用的铅酸蓄电池。(3)性能稳定，放电平稳。因放电时阴极催化剂本身不起变化，加之锌电极电压稳定，故放电时电压变化很小。(4)贮存寿命特佳。锌空气原电池实际上是属于贮备型电池。(5)安全可靠，无污染。从生产到使用，从新产品到废品回收，都不会污染环境，更不会燃烧爆炸，堪称绿色能源。,六、空气电池,课题二电池,锌空气电池具有如下缺点：(1)电解液中水分的蒸发或电解液的吸潮。(2)锌电极的直接氧化。(3)锌枝晶的生长。(4)电解液碳酸化。(5)空气电极催化剂活性偏低。,六、空气电池,课题二电池,2.铝空气电池铝空气电池是用高纯铝或铝合金作阳极，用空气(氧)电极作阴极，用碱或盐作电解液。在放电过程中阳极溶解，空气中的氧被还原而释放出电能。铝空气电池具有如下优越性：(1)铝是一种活泼金属，比锌、镁之类金属更有吸引力。(2)铝空气电池在现有的小型电池系统中具有最高的比能量。铝空气电池由于空气电极很薄，使得电池很轻巧，适用于便携式设备。(3)空气电池可携带燃料长距离行驶，