動力電池檢視原始碼討論檢視歷史

動力電池
原圖鏈接 來源網站  

動力電池

動力電池(Power Battery)不同於一般電池在於動力電池需要在同一單位時間內輸出高功率(High Power)，以驅動馬達等電機零件。主要應用於電動汽車，電動機車，電動工具機，小型無人機等。

動力電池的演變(種類)

初期動力電池主要是使用在汽車電池(電瓶)，機車電池等產品上。從一開始的鉛酸電池，鎳氫電池等，自從2014年開始，鋰電池也開始加入了動力電池的行列，磷酸鋰鐵電池(LiFePO4), 鋰錳電池(Li-Mn-O2)及三元聚合物鋰電池(Li（NiCoMn）O2，NCM)。鋰電池的動力電池具有高能量密度，快速充電，快速放電等優勢，但是相對於成本也較高。但是當大量生產並且應用於高單價的應用產品如電動汽車，電動工具機，小型無人機等，已經可以達到性價比的甜蜜點而被廣泛的應用於更多的產品上。

主要的種類及應用

• 鉛酸電池

鉛酸電池是目前電動汽車使用最為廣泛的電池，據不完全統計，在已經生產的電動汽車上，使用鉛酸蓄電池的比例占到90%，這主要得益於它的眾多優點：可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；一是比能量低，所占的質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高，而且污染嚴重。

• 鋰離子電池

鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池，其獨特的物理和電化學性能，具有廣泛的民用和國防應用的前景。其突出的特點是：重量輕、儲能大、無污染、無記憶效應、使用壽命長。在同體積重量情況下，鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍，是鎳鎘電池的4倍，並且目前人類只開發利用了其理論電量的20%～30%，開發前景非常光明。同時它是一種真正的綠色環保電池，不會對環境造成污染，是目前最佳的能應用到電動車上的電池。

• 鎳氫電池

鎳氫電池目前主要應用於混合電動車，但性能不能滿足目前純電動汽車和插電式混合動力汽車的需求，此類電動車需200公里以上的行駛里程，是鎳氫電池提供的純電動里程的10倍。雖然燃料電池的性能很好，但是技術難度大。鎳氫蓄電池屬於鹼性電池，鎳氫蓄電池循環使用壽命較長，無記憶效應，但價格較高。它的初期購臵成本雖高，但由於其在能量和使用壽命方面的優勢，因此其長期的實際使用成本並不高。

• 鎳鎘電池

鎳鎘電池的應用廣泛程度僅次於鉛酸蓄電池，其比能量可達55W〃h/kg，比功率超過190W/kg。可快速充電，循環使用壽命較長，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達到2000多次，但價格為鉛酸蓄電池的4～5倍。它的初期購臵成本雖高，但由於其在能量和使用壽命方面的優勢，因此其長期的實際使用成本並不高。缺點是有「記憶效應」，容易因為充放電不良而導致電池可用容量減小。須在使用十次左右後，作一次完全充放電，如果已經有了「記憶效應」，應連續作3～5次完全充放電，以釋放記憶。另外鎘有毒，使用中要注意做好回收工作，以免鎘造成環境污染。

• 鈉硫蓄電池

鈉硫電池的優點：一個是比能量高。其理論比能量為760W〃h/kg，實際已大於100W〃h/kg，是鉛酸電池的3～4倍；另一個是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達200～300mA/mm2,並瞬時間可放出其3倍的固有能量；再一個是充放電效率高。由於採用固體電解質，所以沒有通常採用液體電解質二次電池的那種自放電及副反應，充放電電流效率幾乎100%。鈉硫電池缺點，主要其工作溫度在300～350℃，所以，電池工作時需要一定的加熱保溫。而高溫腐蝕嚴重，電池壽命較短。現在已有採用高性能的真空絕熱保溫技術，可有效地解決這一問題。也有性能穩定性及使用安全性不太理想等問題。

• 鋅—空氣電池

鋅—空氣電池是金屬—空氣電池中的一種，它以鋅為負極活性物質，以空氣中的氧氣為正極活性物質，電解液一般採用鹼性或中性的電解質水溶液，這種電池既可以作為一次電池，也可以作為二次電池。金屬—空氣電池的原材料來源豐富、性價比高、無污染，被稱為是「面向21世紀的綠色能源」.動力鋅-空氣電池的應用：用於電動自行車電源、摩托車、助動車和計程車上，還可以用於公交車、高爾夫車、郵政車、機場用車等機動車輛。

• 燃料電池

燃料電池是一種將燃料和氧化劑的化學能通過電極反應直接轉換為電能的裝置，是繼水力、火力和核能發電之後的第四類發電技術。燃料電池能量轉換效率高;環境友好;使用壽命長;燃料多樣;比能量高;操作方便可靠，靈活性大。燃料電池的應用：(1)汽車、電動汽車 (2)通信、電力系統 (3)航天領域、軍事領域

其他動力電池還包括太陽能蓄電池、超容量電容器、飛輪電池、鈉硫電池等等，每種動力電池的應用及其特點均不一樣。總的來說，新材料新技術的不斷出現，促進了動力電池的快速發展，動力電池的應用也將越來越廣泛。

動力電池結構
原圖鏈接 來源網站  

鋰動力電池的結構

鋰動力電池主要由五大部分組成。 1.正極材料 2.負極材料 3.隔離膜 4.電解質 5.電池外殼

1.正極材料: 正極材料的比容量和工作電壓直接決定了鋰電池的能量密度，而鋰電池是最重要的電池材料之一。

2.負極材料:正負極材料主要功能是使鋰離子較自由的脫出/嵌入，從而實現充放電功能，充電過程中，鋰離子從正極材料中脫出，經過電解液嵌入到對應的負極材料中，同時電子從正極流出經過外電路流向負極;鋰電池放電時，鋰離子從負極脫出，經過電解液重新嵌入到正極材料中，同時電子經過外電路從負極流向正極。因而鋰電池的充放電過程本質就是鋰離子在正負極之間的脫鋰和嵌鋰的過程。在理想狀態下，認為在正負極材料之間的脫鋰和嵌鋰過程不會引起正負極材料結構的損壞，可以視作是充放電過程可逆。

3.隔離膜: 是置於正負極板中，為一微孔性及多孔性之薄膜，材質以PP、PE為主，主要功能為隔絕正負極以防止電池自我放電及兩極短路等問題。隔離膜在隔離正負極板，防止短路，可使離子通過，並具保持電解液的功能。所謂關閉或阻斷功能是電池出現異常溫度上升，阻塞或阻斷作為離子通道的細孔，使蓄電池停止充放電反應。隔板可以有效防止因外部短路等引起的過大電流而使電池產生異常發熱現象。由於隔離膜的安全性、滲透性、孔隙度及膜厚度將互相影響離子傳導度及機械強度，所以不同的產品必須應用不同的設計方式，如單層、雙層及三層的隔離膜。

4.電解質: 鋰電池電解液是電池中離子傳輸的載體。在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，就像是正極與負極之間的「愛情紐帶」，是對鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。

5.電池外殼:鋰電池外殼是一種專門用戶保護鋰離子電池的一種保護殼，能起到保護的作用。鋰電池外殼主要是為了保護電池內部材料，增加外殼強度增加的保護層，有不鏽鋼、鋁、鋁塑膜等等。

電動車是如何工作的?

汽車的動力電池是如何製造出來的？原來是用這方法

Tesla電動汽車製造過程