电动车的锂电池和铅酸电池的优缺点你知道有哪些吗?
来源:宝鄂实业
2019-04-16 09:06
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以铅酸蓄电池为数量最多。铅酸蓄电池的价格最低,也最常用,中国是全世界铅酸蓄电池最大的生产国。其含污染的成分比较少,可回收性好。缺点是比容小。也就是说,在同样的容量下,电池重量和体积都大。目前的铅酸蓄电池基本上是由浮充类型的电池发展而来的。浮充电池不适应快速充电和大电流放电,虽然技术人员的花费了大量的心血进行了卓有成效的改进,可以进入实用了,但是其寿命还是非常不理想的。
胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。
例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大提高了极板活性物质的反应利用率,据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平,这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。
胶体电池与常规铅酸电池的区别,从最初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为:用较小的工业代价,沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。
锂离子电池
锂离子电池的比容要好于镍氢电池,对于同样容量的铅酸蓄电池来说,锂离子电池的重量相当于一台笔记本电脑,这样老弱妇孺就都可以使用了。其寿命也可以比镍氢电池做得好。目前的手机电池基本上都是采用这种电池。锂电池的内阻相对比较大,在电动自行车上使用会出现电池即将完全放电的时候感觉车的动力不足。锂离子电池更主要的问题是在过充电和过放电状态电池会发生爆炸,手机电池都是使用的单体电池,再经过良好的保护电路来配合使用,基本上杜绝了电池爆炸的问题。而在电动自行车上使用,必须要使用串连电池组,而串连电池组的保护电路的复杂程度远远超过单体电池的保护电路,其材料成本也大大增加。目前一个良好的锂电池保护电路的成本接近电池本身的价格。而聚合物锂电池的爆炸杀伤力低于锂离子电池,但是,也存在着爆炸和燃烧的可能性。这也是与锂离子电池一样需要解决问题的。
一、铅蓄电池分类
(1)按蓄电池极板结构分类:有形成式、涂膏式和管式蓄电池;
(2)按蓄电池盖和结构分类:有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池;
(3)按蓄电池维护方式分类:有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。
(4)按国家有关标准规定主要蓄电池系列产品有:
起动型蓄电池:主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明;
固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;
牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;
铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;
摩托车蓄电池:主要用于各种规格摩托车起动和照明;
煤矿用蓄电池:主要用于电力机车牵引动力电源;
储能用蓄电池:主要用于风力、水力发电电能储存。
二、各种铅蓄电池简介及特点
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铅酸蓄电池
铅酸水电池又称为铅酸蓄电池,它的电极是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。
主要特点:采用稀硫酸做电解液,用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极
优点:电压稳定、价格便宜;
缺点:存储的电能低、使用寿命短和日常维护频繁。
常用的铅酸蓄电池主要分三大类:
1) 普通蓄电池;普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。
2)干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20—30分钟就可使用。
3)免维护蓄电池:免维护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。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液。
主要特性↓
1)安全密封:在正常操作中,电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。
2)没有自由酸:特殊的吸液隔板将酸保持在内,电池内部没有自由酸液,因此电池可放置在任意位置。
3)泄气系统:电池内压超出正常水平后,VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池会放出多余气体并自动重新密封,保证电池内没有多余气体。
4)维护简单:由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水,在使用电池的过程中不需要加水。
5)使用寿命长:采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板,电池可浮充使用10-15年。
6)质量稳定,可靠性高:采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统,电池的质量稳定,性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。
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镍氢蓄电池
镍氢蓄电池是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的一种碱性蓄电池。不含重金属镉、汞等有害元素,不会对环境及使用者造成污染和损害,所以又被誉为“绿色电池”
优点:1)比能量密度高:是镍镉电池的1.5-2倍多; 2.)环保 ;3)无记忆效应; 4)循环寿命长:在正确使用条件下可循环使用500次以上
缺点 1)自放电率高:满电常温下存储自放电率30~35%; 2)高温性能差; 3)在过充和过放时会排出气体;
主要特性↓
额定电压= 1.2V
刚充满电时电压(充电电压)约等于1.4~1.45V
终止电电压 = 1.0~1.1 V,放电过度会导致电池产生不可挽回的伤害
能量∕重量= 60-120 Wh/kg(瓦特小时/千克)
能量∕体积= 140-300 Wh/L(瓦特小时/升)即 504-1188kJ/kg(千焦耳/千克)
功率∕重量= 250-1000 W/kg
自放电率=一般为每月 2-30%,见温度而定,低自放电型号为每年10-30%
充放电效率= 66%
充放电循环次数= 500 -1800次
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锂离子电池
锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍,是镍镉电池的4倍。
锂系电池可分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。
锂离子电池容易与下面两种电池混淆:
1.锂电池:以金属锂为负极。
2.锂离子聚合物电池:用聚合物来凝胶化液态有机溶剂。或者直接用全固态聚合物电解质。
锂离子电池一般以石墨类碳材料为负极。
优点:1)电压高;2)比能量大;3)循环寿命长;4)安全性能好;5)多种保护机制;6)保护电路;7)自放电小;8) 快速充电;9) 工作温度;
缺点:1)衰老;2)回收率;3)不能过充;4)不能过放;