电动汽车电池的分类与性能参数

电动汽车电池的分类及性能参数

发布时间：2010年8月5日来源：中国有色网

一、概述

电动汽车并不是一个新概念。1873年戴维逊研制成功电动汽车，开创了电动汽车的先河。严格意义的电动汽车是与燃油汽车相对应的，包括电动货车、客车、轿车等，但不包括用于工厂、货站、码头传送物件的电瓶车。

能源危机和环境污染是当今全球性两大突出问题。世界石油储量日益减少，而燃油汽车是石油消耗的大户。为了确保必须使用石油作原料的化工部门的石油供应，寻找替代能源是汽车工业发展的方向。与此同时，城市交通噪声和汽车排放污染也日益严重。据统计，全球汽车保有量已愈六亿，其中，绝大部分是燃油汽车，汽车排放污染占人类向大气排放污染的42%，因此，研制低(无)排放的新型交通工具势在必行。进入21世纪后，电动汽车的研制已在全世界范围兴起。

我国在80年代初就开始研制电动汽车。进入21世纪后，研制的步伐明显加快。最近，国家发改委又投入大量资金组织研究开发。目前，具有代表性的电动汽车有：

⑴比亚迪开发的双模混合动力汽车、纯电动轿车；

⑵东风汽车公司开发的以盘式永磁无刷电机为动力、以IGBT调速系统为控制、以动力蓄电池为能源的电动轿车；

⑶北京重工研制的以22kW异步交流电动机为动力、以IGBT调速系统为控制、以482厂动力蓄电池为能源的电动客车；

⑷清华大学研制的以22kW无刷电机为动力、以动力蓄电池为能源的16座电动面包车；

⑸郑州华联电动车辆研究所研制的以10kW同步电动机为动力、以IGBT调速系统为控制、以蓄电池为能源的、过载能力4倍的电动轿车；

⑹华南理工大学研制的EV6630、EV6600及EV6620电动轻型客车，其中，EV6630电动客车已在深圳投入试运行1万公里。

此外，一汽、上汽、广汽、长安等国内汽车企业也研制了自己的电动汽车。

二、电动汽车电池的分类

⑴电池的分类

电动汽车用电池为化学电源，它的分类方法很多。按电解液分为：

a. 碱性电池。即电解液为碱性水溶液的电池；

b. 酸性电池。即电解液为酸性水溶液的电池；

c. 中性电池。即电解液为中性水溶液的电池；

d. 有机电解质溶液电池。即电解液为有机电解质溶液的电池。

按活性物质的存在方式分为：

a. 活性物质保存在电极上。可分为一次电池(非再生式，原电池)和二次电池(再生式，蓄电池)；

b. 活性物质连续供给电极。可分为非再生燃料电池和再生燃料电池。

按电池的某些特点分为：

a. 高容量电池；

b. 免维护电池；

c. 密封电池；

d. 燃结式电池；

e. 防爆电池；

f. 扣式电池、矩形电池、圆柱形电池等。

尽管由于化学电源品种繁多，用途广泛，外形差别大，使上述分类方法难以统一，但习惯上按其工作性质及存贮方式不同，一般分为四类：

a. 一次电池

一次电池，又称“原电池”，即放电后不能用充电的方法使它复原的电池。换言之，这种电池只能使用一次，放电后电池只能被遗弃了。这类电池不能再充电的原因，或是电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆反应很难进行。如：

锌锰干电池 Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(C)

锌汞电池 Zn│KOH│HgO

银锌电池 Zn│KOH│Ag2O

b. 二次电池

二次电池，又称“蓄电池”，即放电后又可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电，且可反复多次循环使用的一类电池。这类电池实际上是一个化学能量贮存装置，用直流电将电池充足，这时电能以化学能的形式贮存在电池中，放电时，化学能再转换为电能。如：铅酸电池 Pb│H2SO4│PbO2

镍镉电池 Cd│KOH│NiOOH

镍氢电池 H2│KOH│NiOOH

锂离子电池 LiCoO2│有机溶剂│6C

锌空气电池 Zn│KOH│O2(空气)

c. 贮备电池

贮备电池，又称“激活电池”，是正、负极活性物质和电解液不直接接触，使用前临时注入电解液或用其他方法使电池激活的一类电池。这类电池的正、负极活性物质的化学变质或自放电，因与电解液的隔离而基本上被排除，从而使电池能长时间贮存。如：

镁银电池 Mg│MgCl2│AgCl

钙热电池 Ca│LiCl-KCl│CaCrO4(Ni)

铅高氯酸电池 Pb│HclO4│PbO2

d. 燃料电池

燃料电池，又称“连续电池”，即只要活性物质连续地注入电池，就能长期不断地进行放电的一类电池。它的特点是电池自身只是一个载体，可以把燃料电池看成一种需要电能时将反应物

从外部送入电池的一种电池。如：

氢燃料电池 H2│KOH│O2

肼空燃料电池 N2H4│KOH│O2(空气)

必须指出，上述分类方法并不意味着某一种电池体系只能分属一次电池、二次电池、贮备电池或燃料电池。恰相反，某一种电池体系可以根据需要设计成不同类型的电池。如锌银电池，可以设计成一次电池，也可以设计成二次电池，或贮备电池。

三、电动汽车电池的性能参数

化学电池品种繁多，性能各异。常用以表征其性能的指标有：电性能、机械性能、贮存性能等，有时还包括使用性能和经济成本。我们主要介绍其电性能和贮存性能。电性能包括：电动势、额定电压、开路电压、工作电压、终止电压、充电电压、内阻、容量、比能量和比功率、贮存性能和自放电、寿命等。贮存性能主要取决于电池的自放电大小。

⑴电动势

电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。电池的电动势

可以从电池体系热力学函数自由能的变化计算而得。

⑵额定电压

额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。例如，锌锰干电池为1.5V，镍镉电池为1.2V，铅酸蓄电池为2V，锂离子电池为3.6V。

⑶开路电压

电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势。必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。

⑷工作电压

系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。例如，铅酸蓄电池的工作电压在2V～1.8V；镍氢电池的工作电压在1.5V～1.1V；锂离子电池的工作电压在3.6V～2.75V。

⑸终止电压

系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。以铅酸蓄电池为例：电动势为

2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V～1.8V，放电终止电压为1.8V～

1.5V(放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同)。

⑹充电电压

系指外电路直流电压对电池充电的电压。一般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内。例如，镍镉电池的充电压在1.45V～1.5V；锂离子电池的充电压在4.1V～4.2V；铅酸蓄电池的充电压在2.25V～2.5V。

⑺内阻

蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。

a. 正负极板电阻

目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式，由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。因此，极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。板栅在活性物质内层，充放电时，不会发生化学变化，所以它的电阻是板栅的固有电阻。活性物质的电阻是随着电池充放电状