动力电池查看源代码讨论查看历史

动力电池
原图链接 来源网站  

动力电池

动力电池(Power Battery)不同于一般电池在于动力电池需要在同一单位时间内输出高功率(High Power)，以驱动马达等电机零件。主要应用于电动汽车，电动机车，电动工具机，小型无人机等。

动力电池的演变(种类)

初期动力电池主要是使用在汽车电池(电瓶)，机车电池等产品上。从一开始的铅酸电池，镍氢电池等，自从2014年开始，锂电池也开始加入了动力电池的行列，磷酸锂铁电池(LiFePO4), 锂锰电池(Li-Mn-O2)及三元聚合物锂电池(Li（NiCoMn）O2，NCM)。锂电池的动力电池具有高能量密度，快速充电，快速放电等优势，但是相对于成本也较高。但是当大量生产并且应用于高单价的应用产品如电动汽车，电动工具机，小型无人机等，已经可以达到性价比的甜蜜点而被广泛的应用于更多的产品上。

主要的种类及应用

• 铅酸电池

铅酸电池是目前电动汽车使用最为广泛的电池，据不完全统计，在已经生产的电动汽车上，使用铅酸蓄电池的比例占到90%，这主要得益于它的众多优点：可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高，而且污染严重。

• 锂离子电池

锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，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，并且目前人类只开发利用了其理论电量的20%～30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池。

• 镍氢电池

镍氢电池目前主要应用于混合电动车，但性能不能满足目前纯电动汽车和插电式混合动力汽车的需求，此类电动车需200公里以上的行驶里程，是镍氢电池提供的纯电动里程的10倍。虽然燃料电池的性能很好，但是技术难度大。镍氢蓄电池属于碱性电池，镍氢蓄电池循环使用寿命较长，无记忆效应，但价格较高。它的初期购臵成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。

• 镍镉电池

镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达55W〃h/kg，比功率超过190W/kg。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4～5倍。它的初期购臵成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“记忆效应”，容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后，作一次完全充放电，如果已经有了“记忆效应”，应连续作3～5次完全充放电，以释放记忆。另外镉有毒，使用中要注意做好回收工作，以免镉造成环境污染。

• 钠硫蓄电池

钠硫电池的优点：一个是比能量高。其理论比能量为760W〃h/kg，实际已大于100W〃h/kg，是铅酸电池的3～4倍；另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200～300mA/mm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100%。钠硫电池缺点，主要其工作温度在300～350℃，所以，电池工作时需要一定的加热保温。而高温腐蚀严重，电池寿命较短。现在已有采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。也有性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。

• 锌—空气电池

锌—空气电池是金属—空气电池中的一种，它以锌为负极活性物质，以空气中的氧气为正极活性物质，电解液一般采用碱性或中性的电解质水溶液，这种电池既可以作为一次电池，也可以作为二次电池。金属—空气电池的原材料来源丰富、性价比高、无污染，被称为是“面向21世纪的绿色能源”.动力锌-空气电池的应用：用于电动自行车电源、摩托车、助动车和计程车上，还可以用于公交车、高尔夫车、邮政车、机场用车等机动车辆。

• 燃料电池

燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电极反应直接转换为电能的装置，是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。燃料电池能量转换效率高;环境友好;使用寿命长;燃料多样;比能量高;操作方便可靠，灵活性大。燃料电池的应用：(1)汽车、电动汽车 (2)通信、电力系统 (3)航天领域、军事领域

其他动力电池还包括太阳能蓄电池、超容量电容器、飞轮电池、钠硫电池等等，每种动力电池的应用及其特点均不一样。总的来说，新材料新技术的不断出现，促进了动力电池的快速发展，动力电池的应用也将越来越广泛。

动力电池结构
原图链接 来源网站  

锂动力电池的结构

锂动力电池主要由五大部分组成。 1.正极材料 2.负极材料 3.隔离膜 4.电解质 5.电池外壳

1.正极材料: 正极材料的比容量和工作电压直接决定了锂电池的能量密度，而锂电池是最重要的电池材料之一。

2.负极材料:正负极材料主要功能是使锂离子较自由的脱出/嵌入，从而实现充放电功能，充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到对应的负极材料中，同时电子从正极流出经过外电路流向负极;锂电池放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液重新嵌入到正极材料中，同时电子经过外电路从负极流向正极。因而锂电池的充放电过程本质就是锂离子在正负极之间的脱锂和嵌锂的过程。在理想状态下，认为在正负极材料之间的脱锂和嵌锂过程不会引起正负极材料结构的损坏，可以视作是充放电过程可逆。

3.隔离膜: 是置于正负极板中，为一微孔性及多孔性之薄膜，材质以PP、PE为主，主要功能为隔绝正负极以防止电池自我放电及两极短路等问题。隔离膜在隔离正负极板，防止短路，可使离子通过，并具保持电解液的功能。所谓关闭或阻断功能是电池出现异常温度上升，阻塞或阻断作为离子通道的细孔，使蓄电池停止充放电反应。隔板可以有效防止因外部短路等引起的过大电流而使电池产生异常发热现象。由于隔离膜的安全性、渗透性、孔隙度及膜厚度将互相影响离子传导度及机械强度，所以不同的产品必须应用不同的设计方式，如单层、双层及三层的隔离膜。

4.电解质: 锂电池电解液是电池中离子传输的载体。在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，就像是正极与负极之间的“爱情纽带”，是对锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

5.电池外壳:锂电池外壳是一种专门用户保护锂离子电池的一种保护壳，能起到保护的作用。锂电池外壳主要是为了保护电池内部材料，增加外壳强度增加的保护层，有不锈钢、铝、铝塑膜等等。

电动车是如何工作的?

汽车的动力电池是如何制造出来的？原来是用这方法

Tesla电动汽车制造过程