锌碳电池是电动车的希望所在.doc

锌碳电池是电动车的希望所在锌碳电池简介 锌碳电池是以锌溴化合物为负极材料，碳为正极材料，液体活性电解质为存储电能的载体。它的第一个特征为无污染。锌碳电池材料全由国产材料组成，其来源广泛且丰富，电池无毒性物质。在生产过程和使用过程、报废后回收再利用过程中均无污染。第二个特征为超长寿命，电能存储于电解质中，几个月定期补充一次电解液。电极不再作为存储电能的载体，因此循环寿命几乎是无限期的。一般一辆车出厂时配备了一组电池不必再更换，可以与车辆寿命一样长。第三是超快充电能以23C电流充电，适宜于在公用充电站上充电。车辆行驶距离不再受充电时间限制。同时能负放电，车辆上不需欠压保护系统和电池管理系统。其成本略高于普通动力电池。是目前最适宜于电动车辆的动力电池。 电池性能：比能量（wh/kg):40。比功率（w/kg):150。循环寿命（次）大于2000次。充电性能：23C。工作温度：-20-50。安全性：无爆炸起火。 锌碳电池之特点：一是可以根据所需电池组最高电压制成单体电池，容量由310Ah定型为单体电池。成组时以并联方式组配。对电池组容量增加或减少有很大的机动性。二是每使用一段时间（23月左右）需补充一次电解液，这也是电池循环寿命长的优点。电解液由电池制造商提供，用瓶装。加注时可由用户自己完成，也可由维修店完成。三是电池充、放电和存放均需水平状态放置。对电动自行车、电动摩托车而言，电池箱应满足水平放置要求，对于电动三轮车、电动四轮车、电动汽车、专用汽车、工程车辆而言有提供电池水平放置的空间和位置。 锌碳电池原用于电动公交大巴，已行驶了上万公里，经科技部鉴定验收。当时成本稍高，电池结构尚有待完善之处。经近几年攻关，原有的不足均已突破，经实际使用较原有水平有了质的飞跃，现已具备装备车辆的条件，拟先在电动摩托车、电动三四轮车上推广，最终是电动汽车上使用。随着公用超快充电站的建立和完善，在10分钟内充电7080%容量，使充电像加油一样快是可以实现了。 当前动力电池问题 市场上在行驶中的电动车辆其动力电池大概95%98%是铅酸电池，其中电动自行车（简易款、豪华型）采用的是免维护电池。电动三轮车、电动四轮车、游览车、叉车等采用的是加液维护型电池，极板为管型和板型两类。凭借价廉、工作可靠、充电方便、更换简单成为市场主流电源。随着电动车辆与日俱增，使用量越来越大，呈现生产销售、使用、回收再利用之一派兴旺景象，呈不可阻挡之势。随之而来的对铅酸电池污染问题的质疑声日益强劲，由此引发了对电动自行车和其他电动车辆行业的非议，以致有的地方已禁止它们上路，这种境遇日后还会加剧。 镍氢电池于三年前入市用于电动自行车，其性能不错且较环保，价位较高，对造就高端产品较有利。但镍氢电池成组匹配需经过严格筛选，参数基本一致才可成组，在使用中若一个电池性能指标下降，需更换一个时要由专业技师、专用设备才行，这在修车店中无法完成，它不像铅酸电池那样简单易行，这就限制它的应用推广。另外电池需用镍，虽量有限，但镍用处大：造币、不锈钢等行业更需要它，这就从根本上限制了它的发展空间。镍氢电池在电动车行业中不会成为主力电源而存在。 锂电池重量轻体积小，环保性能优。目前作为高端产品用于电动自行车和电动汽车上。它的局限性是对充电设备要求高，放电由电池管理系统控制，这就使其本身价格高，再需配置高价充电器和电池管理系统，使之缺乏竞争力。但对于住在高楼上，下面停车库充电不方便者是必须的选择，对随身携带它乘地铁、轻轨的人来说是有吸引力的。但不管用于电动自行车、电动汽车，它的制造成本是个绕不开的槛。锂的提取、制造成本高，生产工艺要求高，而且膜目前是进口的，价格控制在外国人手中，除非你不用否则再高价也得买。锂资源并不多，提炼工艺特殊，若由它来替代铅酸电池，不太现实也没必要。同时锂电池循环寿命理论上说很长，实际在应用时并不长，这对摊销使用成本不利，对电动汽车之大容量电池组而言，锂电池之安全性是无法回避的问题，这就给研发者提出了更高的要求。目前用于电动自行车的电池尚未听见有此问题。如果锂电池能解决充、放电问题，有如日本富士通公司之快速充电技术，那么它将提升一个档次，拓宽使用范围。 燃料电池不是电池，它实际上是一套氢氧发电装置。如果氢源不是纯氢而是由汽油、甲醇等碳氢化合物经改质器分离出纯氢供发电，那么改质器实际上是一套化工反应装置。车上装了一个“化工车间”和一个“发电车间”，它能简单吗？成本能低吗？再加上铂催化剂和进口膜、高压氧气泵，想降低成本难！而且需要钥匙一拧车辆就能启动，且要求在数秒钟内由0KM加速至100KM以上，这要由改质器分离氢气再发电，且电机功率为15KW-20KW，那么大的电能在钥匙一拧之间能发出来吗？不可能！这就有了锂电池加燃料电池的混合动力汽车这个怪物出现，能实用吗？能产业化、商业化吗？燃料电池的出路在简单，惟有简单才能实用、才能普及，否则只能是样机。如何才能简单：一是思路改变，二是技术的改进和突破，三是材料替代，四是氢氧供应系统常温常压下工作，这对氢氧供应就容易了。如果做不到简单，将来的车辆驾驶员、维修者都得研究生水平才行。最后是氢气加注问题、氢气泄漏及安全性问题都是市场化、实用化的前提。它们无法跨越。 锌、铝空气电池应用于车辆尚不成熟，即便能实用，电池更换也是个槛，做起来不易。至于钠硫电池、矾电池有待研究，应用尚待时日。 目前市场上仍有镍镉电池应用于电动车辆之两级市场，这对电动车产业是个隐患，也给反对者提供了一个佐证。同时它确实对环境产生污染，其危害程度甚于其他电池，应当予禁止。 车载动力电池要求不同于地面电源，能适用于通信机房、风力发电电源等场合，到车上使用则有很大差别。因此它们的要求不能等同。 电动车发展之希望 电动车是由电动机驱动的，其电能是由车载储能器（电池）所提供或有燃料电池（氢氧发电机）所发的电提供的。谁掌握了优质、环保的动力电池，谁就拥有了电动车产业发展的主动权，这个原则已成为大家所接受的共识。 中国电动车市场潜力巨大，电动车行业已经形成，但实力并不强。其产业已具雏形，但基础不稳固即产品众多但尚未形成产业。需在两个方面下工夫：一是按国标生产，二是电池的环保和电池的保养服务及建立完善的公用充电站系统。随着锌碳电池的实用化，电池的环保性能、长寿命问题有望得到解决。至于公用充电站建立和完善问题，笔者曾呼吁国家电力公司及所属各个电力企业在电力供应富余已成定局之时积极介入、参与电动车辆运营和充电站经营，这一努力终于得到了响应。国家电力公司已组织相关省份之电力企业开始做前期调研工作。在不久的将来，为电动汽车和各式电动车辆提供超快充电的公用充电站将如雨后春笋般出现在城市、乡镇，为电动车产业提供坚实的公用充电基础设施。 电动车的研发制造和运营需遵守以下原则：正确的定位、恰当的用途、合理的车型、经济的配置、环保的电池、够用的电量、超快的充电、完善的网络、低廉的费用、到位的服务。 高能锌碳非循环燃料电池(简称高能锌碳电池) 我公司研制的高能锌碳电池能超快充电，寿命长，环保无污染，该电池是以锌溴，锌锂等化合物为负极材料，碳为正极材料，液体，活性电解质为存储电能的载体，它的第一个特质为无污染，材料由国产材料组成，来源广泛丰富，电池无毒性物质。在生产过程和使用过程，报废后在利用过程中均无污染。第二个特点是超长寿命，电能存储于电解质中，电极不再作为存储电能的载体。因此循环寿命几乎是无限期的。一般一辆车出厂时配备了一组电池到车辆报废不必再换，可以与车辆寿命一样长。第三是超快充电，能以2-3C电流充电，10-15分钟内完成充电，使充电像加油一样方便。同时能放电，车辆上不需欠压保护系统和电池管理系统。其成本高于普通动力电池。是目前最适宜于电动车辆的动力电池。电池性能:比能量大于40wh/kg;比功率大于150w/kg;循环寿命大于10000次(2000次没不衰减)充电性能:23C;工作温度:-20度-50度;安全性:无爆炸起火。 锌碳电池是近几年电池研究的热门，它与铝酸电池、镉镍电池、镍氢电池、太阳能电池、燃料电池以及锂电池的不同在于：锌碳电池的活性物质存在于电解液中而不是在极板上，这可使它具有更高的能量，而且不必担心由于极板损坏而导致整个电池报废。从这个角度来讲，锌碳电池的寿命几乎是无限的。另外锌碳电池的用料也比较便宜，电池成本低，有利于大规模推广使用。电池的比能量现己达到200Whkg，是目前常用铅酸电池的5倍，而费用却和铅酸电池相当，已具备深入开发和应用的可行性。一旦成功，其社会效益和经济效益十分可观。目前在我国，锌碳电池应用的地方主要考虑在两个方面： 1、车用锌碳电池 目前电动汽车用的最多的电池是铅酸电池。但铅酸电池过于沉重，且一次充电时间长，行驶距离短，无法与汽油汽车相比。改用锌碳电池，则可以较好地解决这些问题。与铅酸电池相比，锌碳电池具有容量大，密度高，重量轻的特点，具备作电动汽车电源的基本条件。 2、电站调峰用锌碳电池 现今社会用电量越来越大，但用电量并不均匀，往往是白天用的多，夜间用的少，出现用电高峰和低谷，而且这种差值越来越大。现在解决这一问题的办法是抽水蓄能。此举虽能解决问题，但不利有三：第一，要占很大很大的地方，并且不是任何地方都可建水电站。第二，要花费太多太多的经费。建一座水电站劫辄几亿、几十亿。第三，浪费大。从电到水，再从水到电，电力损失约40。用锌碳电池，问题就不会那么严重了。据理论推算，占地、投资只需建水电站的十分之一足够。至于电力损失，从小试数据看不超过20。 高能燃料水电池高能燃料水电池以锌化合物为负极材料，碳为正极材料，液体活性电解质为存储电能的载体。它的第一个特质为无污染，原料来源丰富，电池无毒性物质，在生产过程和使用过程以及报废后再利用过程中均无污染发生，堪称绿色环保电池。第二个特征是超长的寿命，由于电能存储于电解液中，电极不再作为存储电能的载体，因此，循环寿命几乎是无限期的。一般一辆车用电池从出厂时配备了一组该电池到车辆报废不必再换，可以与车辆寿命一样长。第三是超快充电，能以2-3C电流充电， 10-15分钟可充70%-80%电能，使充电像加油一样方便，在没有快充电的地方可用充好电的电解质溶液去更换放完电的电解质溶液，像加油一样快，时间5-10分钟既可完成。同时，该电池能负放电，车辆上不需欠压保护系统和电池管理系统，节省不少投资成本。该电池还具备耐高温低温特性，零下20度到零上50度均能正常工作，低温下能量功率不受多少影响。电池比能量大于40wh/kg，最大比能量超过200wh/kg，是铅酸电池的5倍(理论比能量431wh/kg)。电池比功率大于150w/kg。该电池无爆炸起火等不安全隐患。高能燃料水电池分为两种形态，视不同的需要与用途选配。一种是非循环溶液电解质电池或称非液流电解质电池；一种是循环溶液电解质电池或称液流电解质电池。 用于电动汽车用动力电池，比如面包汽车、轿车以下小型车辆和电动摩托车与电动自行车电池，建议使用非循环溶液电解质形态高能燃料水电池，在没有快速充电站地区的出租车型车辆可使用循环溶液电解质形态高能燃料水电池，对大型车辆，如营运用大客车、长途客车、城市公交车可使用循环溶液电解质形态高能燃料水电池。在没有快速充电站的地区可采用快速换电方式充电，即将反应完的电解质用泄水阀排出，重新灌入新的已充满电的电解质溶液，循环使用。在有快充电站的地区也可以采用非循环溶液电解质形态高能燃料水电池，具体可根据用户实际需要进行选配安装。 目前，电动车辆最用得多的电池是铅酸电池，由于铅酸电池过于沉重，且一次充电时间长，行驶距离短，电池寿命短(完全充电放电循环寿命在300次左右)，几乎1年要换一次电池，几年下来的循环成本不比燃油汽车便宜，无法与汽油车相比。使用锂电池，虽然锂电池重量轻，充电快，行驶距离长(须配更多容量的电池)，被广泛看好的车用电池，但其一次性成本太大，是铅酸的好几倍，三四年更换电池的成本并不低，从经济角度考虑，使用成本不比燃油汽车便宜。如使用高能燃料水电池，则可以较好地解决这些问题。与铅酸电池相比，具有容量大，密度高，重量轻的特点。与锂电池相比，是具有寿命长，价格低、续驶里程长的特点。所以，高能燃料水电池是最有希望配置电动汽车等电、车辆用动力电池。另外，高能燃料水电池可广泛应用于储能电池领域与项目。如用于电网调峰，太阳能、风能储能，紧急不间断供电系统，工商业与楼宇用电，部队军工企业用电，没有电源的海岛、边防哨所、牧场、野外考察、野营用电等诸多领域需要。 用于电网调峰，具有与抽水蓄能电站类似的应用。电网用电存在着极度的时间和地域上的不平衡，这使得相当多的发电机组不能工作在比较理想的工况范围，导致发电机组的能效变差，并且会出现相当的旋转备用情况造成能源的过度消耗。通过在电网上增加蓄能装置，可以平衡时间或者地域上的不平衡，使发电机组的运行效率提高，从而提高能源的利用率。同时，通过这种平衡也可以使电网运行更加稳定。发挥了调峰、填谷、调相、调频、事故备用和替代燃煤机组的作用，具有极高的经济效益与社会效益。现代社会用电量越来越大，但用电量并不均匀，往往是白天用的多，夜间用的少，出现用电高峰与低谷，而且，这种差值越来越大。现在解决这一问题的办法是抽水蓄能。此举虽能解决问题，但不利有三:第一要占很大的地方，本来我国耕地就缺乏，并且不是任何地方都可建蓄能水电站。第二:要花费太多的经费。建一座水电站动辄几亿、几十亿。第三:浪费大。从电到水，再从水到电，电力损失约40%。改用高能燃料水电池，问题就不会那么严重了。据理论推算，占地、投资只需建蓄能水电站的1/10足够。至于电力损失，从小试数据看不超过20%。 利用分时电价实现用谷电蓄电峰时用电的目的。现在国家在强力的推行峰谷电价，对于很多企业来说这个峰谷电价的差值是非常有诱惑力的一个成本因素，但不少企业不能光干晚上，白天不干。有没有一种办法解决既要白天干，又要节约成本呢?我们的高能燃料水电池产品加入后就使得大多数的企业可以只使用最廉价的低谷电价，从而获得成本上的竞争优势。实现分时电价后，用电始终是一个让工商业者颇为头疼的问题，不仅白天要支付比夜间高出3倍左右的电价，有些行业、有些地方甚至超过5倍左右的电价，电力紧张时还要承受拉闸限电带来的损失。另一方面，用电高峰期庞大的用电需求也让电网系统感到压力巨大。有些城市为了解决每年100个小时的尖峰需求，投入上百亿元用于柴油，天然气等发电。但这些城市并不是24小时都缺电，用电需求在夜间进入低谷，“谷”期的电网负荷甚至不及白天”峰”期的1/5-1/2。因此，发电站夜间不得不降低发电机的功率，这相当于闲置了部分发电机组。这种白天和夜间用电不均匀的情况在中国和世界上的每一个国家的主要城市普遍存在。如果将夜间剩下的电能储存起来白天用，发电、输电、配电、用电的4个环节都能实现最佳发挥，尤其象餐饮业，连锁酒店业，几乎用电的大部分在白天，用电成本很高，如采用高能燃料水电池将晚上的谷电用来为电池充电，白天使用电池供电，一年可节省40%-60%的电费支出。有些城市还可以得到政府的能源补贴。比如，为了鼓励节能降耗，北京市政府就给了削峰填谷项目每千度500元补贴。此外，写字楼、工厂、居民小区等用电大户都可采用高能燃料水电池作为夜间谷电蓄能白天用电项目，可大大节约用电成本和产品制造成本，从而提高经济效益和产品竞争力。平衡电网负载。 还可广泛用于风力、太阳能发电的稳定储能电池。风力发电与太阳能发电是一个非常有前途的电力供应渠道，世界上有风能与太阳能资源的国家和地区正在大规模的建设，但是自然界的风能与太阳