電動車用大型蓄電池現狀及發展（二）

www.guilinhy.com 來源：電動車信息網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-11-5

2．電動車用Ni-MH電池 2．1 電動車用Ni-MH電池的基本要求 Ni-MH電池的電極反應為: 正極: Ni(OH)2 + OH- = NiOOH + H20 + e- 負極: M + H2O + e =MHab + OH- Ni(OH)2 + M = NiOOH + MHab 為了實現電池的密封化，防止內壓上升,通常負極的容量都做得比正極大些，這樣正極產生的氧遷移到負極，發生如下反應： MHX＋O2＝MHX-4＋H2O 該反應能否順利進行，在儲氫合金的固氣界面上,下式那樣的有效吸附是很重要的。 MHx + H2＝MHx+2 作為電動車用電池，電池的容量一般為50-120Ah，總電壓200-300V。通常是由多個單元電池組組成。以下的幾點要求是必須滿足的。 1）高的比能量（一次充電可行使的距離長） 2）高的比功率，在大電流工作時也能平穩放電（加速爬坡能力好） 3）循環壽命長。 4）安全可靠，免維護。 5）與環境友好，可再生。 2．2 ＥＶ用Ni-MH電池基本技術 2．2．1 電池組據標準化的要求，目前開發的EV用Ni-MH電池組多設計為12V/100Ah。為了電池的散熱和溫度能均勻分布，單體電池間應均勻設置空氣通道。從安全的角度考慮，電池外殼以塑殼較好。裝車使用時，用24個串聯，電壓可達288V，約30Kwh。 2．2．2 鎳正極為達裝車要求，電池不但要有較寬的溫度范圍，穩定的放電容量，以及容量大的特性外，運行中的可靠性和占用空間的大小等也都是非常重要的問題，一般說來，Ni正極的氧過電位隨溫度的上升而下降，所以當行使中溫度上升達45℃左右時，電池除正常的反應外，還將有副反應發生：因而造成了充電效率下降，放電容量減少。為了防止氧過電位下降，常用的方法是在正極中添加CdO等。對Ni-MH電池來說，不含Cd是其一重要特點，所以通常不再加Cd，另外對于EV用的大型電池，充電時發熱量較大，散熱較慢，溫升較快，如不加以改善，電流效率下降較大。近年來的研究表明Ca(OH)2、、CaS2、、CaF2、、Y2O3和CoO等的加入對Ni正極活性物質利用率有較大影響。另外用表面修飾技術對球形氫氧化鎳進行表面改性的研究，也已得到了廣泛應用。 2．2．3 儲氫合金負極基于EV用鎳氫電池的負極面積較大，電流分布均一性較差，容易發生合金的腐蝕及貯氫合金粉末脫落，造成壽命和容量的降低，目前常用的改善方法主要有兩點：1，對合金粉進行改性和表面修飾， 2，選擇合適的添加劑和粘合劑。 2．3 電動車用Ni-MH電池的特性 2.3.1 充電特性基于一般民間用電的考慮，EV用Ni-MH電池充電電流，一般在10-30A，充電后，電池的內壓在0.15Mpa，EV用Ni-MH電池，若選擇了恰當的充電制式，各電池的溫升和內壓是可以控制的。 2.3.2放電特性及循環壽命 12V/100Ah EV用Ni-MH電池的放電特性，在20A取電時，比能量可達70Wh/Kg，在100A放電時，也可能放出相對20A放電時容量的95%，此時溫可達70Wh/Kg，在100A放電時，也可能放出相對20A放電時容量的95%，此時溫度上升約15℃。據500次循環時電池放出的容量和內壓情況看，估計電池的壽命可達1000次循環，由此推測，可實際行使15萬KM。 3 鋰離子二次電池對鋰離子電池，被普遍認為具有如下的優點。 ① 比能量大； ② 比功率高； ③ 自放電��； ④ 無記憶效應； ⑤ 循環特性好； ⑥ 可快速放電，且效率高； ⑦ 工作溫度范圍寬； ⑧ 無環境污染等，因此有望進入21世紀最好的動力電源行列。 3.1 電池結構 EV用電池的形狀，從裝車時的體積效率考慮應采用角形較好，但角形與圓柱形相比，耐壓性較差，特別是在高溫下，由于內腔體積的膨脹、溶劑的分解等都可使電池內壓上升，造成殼體開裂，為增加耐壓性，必須增加殼體的厚度或采用適當的加強措施，這樣一來又導致重量比能量的下降。從耐壓和安全性來考慮，還是采用圓形較好，該電池的重量比能量約是Ni-MH電池的1.4倍，電池組的體積比能量僅為單體電池的60%，即由單體電池到電池組，電池的體積比能量將有較大下降，這也是圓筒形電池存在的問題。 3.2充放電特性為在不同放電倍率下的放電特性，在1C、2C放電時，仍可得到相對于C/3倍率放電時的95%，和88%的負荷特性。當放電深度增大時，電池的內阻增大。從圖11還可看出，隨溫度上升，電池的比功率上升。在不同溫度下，用1倍率放電時，放電速度(Tempo)隨溫度的變化。 EV用鋰離子二次電池用標準充電電流（IC）充電2.5小時，上限電壓達4.15V/單體電池之后，恒壓充電，此時充電電流將隨時間衰減，整個過程電池的表面溫度約上升2℃。該電池的壽命，估計可達1000次循環，充電一次，實測可行走200KM，若取平均值180KM（按初始容量的90%計），由此推測可行使18萬Km。 5.結束語據美國高新電池開發聯合體USABC(The united states advanced battery consortium),為電動車用蓄電池制定的開發目標來看，目前所開發的各類電動車用蓄電池，與中期目標相比，都還有一定的距離，因此，欲使高性能電動車用蓄電池達到實際應用的水平，尚有大量的工作要做，特別是政府部門，還必須一如既往給以強有力的支持。為加速電動車的應用普及，ＥＶ用電池的標準化和完整的電池評價體系是必不可少的．作為電動車用電池，以下要求是應當滿足的：１）高比能量（它關系到一次充電可行使的距離）２）大功率（它涉及到電動車的加速特性和爬坡能力）３）循環壽命長（它涉及到流動成本）４）充放電效率高（它涉及到省能源及成本）５）原材料來源豐富，成本低（它涉及到基本建設費用等）６）安全（它關系到在使用過程中是否可靠，方便）７）易保養（關系到可靠性和方便性）８）與環境友好（涉及到資源能否再生及環境保護等問題）