Что такое аккумуляторная батарея?

Аккумуляторная технология - это великое изобретение с долгой и великолепной историей. Английская «батарея» впервые появилась в 1749 году. Впервые ее применил изобретатель Бенджамин Франклин. В то время он использовал набор последовательных конденсаторов для электрического эксперимента.

В 1786 году итальянский анатом-гальваник, проводя рассечение лягушки, обнаружил, что биоэлектричество, и опубликовал в академических кругах в 1800 году, вольта, вдохновленный экспериментом с гальванической лягушкой, с медью, оловом и соленой водой в качестве материала, успешно изобрел гальванический элемент в 1836 году. Британский Дэниел модернизировал «электрическую сваю».

Он использует разбавленную серную кислоту в качестве электролита, может решить проблему поляризации батареи, произвести первую поляризацию, может уравновесить ток ─ медно-цинковая батарея, снова скажем «батарея Даниэля».

На заводе в 1860 году французы изобрели использование свинца в электродах батареи, также являющейся предшественницей батареи; В то же время французские озера Лейкленд изобрели угольно-цинковые батареи, технологию аккумуляторов в области сухих элементов.

Началось коммерческое использование технологии сухих аккумуляторных батарей, она основана на изобретении британского Хеллера в 1887 году и массовом производстве в Соединенных Штатах в 1896 году, в то же время железно-никелевые аккумуляторы Томаса Эдисона в 1890 году, а также коммерческое производство в 1910 году. .

С тех пор, благодаря коммерческому стремлению, аккумуляторные технологии открыли эру быстрых, Томас Эдисон изобрел в 1914 году щелочные батареи, Шлехт и Акерман изобрели в 1934 году никель-кадмиевые батареи из спеченных пластин, Neumann, разработанные в 1947 году герметичные никель-кадмиевые батареи, LewUrry. (Energizer) в 1949 году, чтобы разработать небольшую щелочную батарею, эпоху щелочных батарей.

Начиная с 1970-х годов, технология аккумуляторов находится под влиянием энергетического кризиса, шаг за шагом в направлении развития физических источников питания, в дополнение к 1954 году в технологии солнечных элементов продолжает развиваться, литиевые батареи и никель-металлогидридные батареи также постепенно изобретенные и коммерческие приложения.

Что такое силовой аккумулятор？

Разница между ним и обычным аккумулятором

Источником питания автомобилей на новой энергии в среднем является основная силовая батарея. Аккумуляторная батарея фактически предназначена для транспортных средств, обеспечивающих подачу питания от источника питания. Основное различие между ним и обычным аккумулятором заключается в следующем:

Во-первых, разная природа

Аккумуляторная батарея относится к инструментам с батарейным питанием для транспортировки, обычно по отношению к источникам энергии для небольших батарей для портативных электронных устройств; И обычная батарея представляет собой своего рода анодные материалы для металлического лития или литиевого сплава с использованием батареи, раствора неводного электролита в качестве литий-ионной перезаряжаемой батареи и литий-ионной полимерной батареи. Это не то же самое.

Во-вторых, емкость аккумулятора разная.

При условии, что аккумулятор состоит из нового, используется для проверки емкости аккумулятора, общая мощность аккумулятора составляет около 1000-1500 мАч; И аккумулятор емкостью более 2000 мАч, у некоторых до 3400 мАч.

Три, разная мощность разряда

Аккумулятор емкостью 4200 мАч обеспечит зарядку светового баллона за несколько минут, но батареи совершенно не могут этого сделать, поэтому способность полностью разряжаться не может сравниться с аккумулятором. Мощность аккумуляторов и аккумуляторов Самое большое различие заключается в их мощности разряда, высокой удельной энергии. Поскольку основная цель для автомобильных аккумуляторов, которые питают источник энергии, по сравнению с обычными батареями, они имеют более высокую мощность разряда.

В-четвертых, другое приложение

Для привода электромобиля аккумуляторная батарея называется аккумуляторной батареей, включая традиционную свинцово-кислотную батарею, никель-металлогидридные батареи и новые литиево-ионные литиевые аккумуляторные батареи, разделенные на силовые батареи типа силовых батарей (гибридные) и энергетические (чисто электрические транспортные средства) ; Мобильные телефоны, ноутбуки и другие продукты бытовой электроники, обычно называемые литиевыми батареями, литий-ионными батареями, используются, чтобы отличить их от аккумуляторных батарей для электромобилей.

Силовые батареи существующих основных типов

Основная технология на рынке в настоящее время по-прежнему связана с свинцово-кислотными батареями, никель-металлогидридными батареями, литиевыми батареями, а технологиям топливных элементов уделяется первоочередное внимание.

Свинцово-кислотная батарея

Самая длинная история применения свинцово-кислотных аккумуляторов, наиболее зрелая технология, самая низкая стоимость, цена аккумулятора, достигла массового производства. Герметичная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (VRLA) с регулируемым клапаном стала важной автомобильной аккумуляторной батареей, используемой многими европейскими и американскими автомобильными компаниями при разработке электромобилей и HEV, таких как общие, разработанные в 90-х и 1980-х годах, соответственно, Saturn и EVI electric. машины и тд.

Однако свинцово-кислотные батареи с низкой удельной энергией, срок службы батареи короткий, высокая скорость саморазряда, низкий срок службы; Его основной материал, вес свинца большой, и может производиться в процессе производства и утилизации тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду. Итак, в настоящее время свинцово-кислотная батарея в основном используется для устройства зажигания при запуске автомобиля, а также для электрического велосипеда и другого небольшого оборудования.

Ni-Mh аккумуляторы

Никель-металлогидридный аккумулятор (Ni / MH аккумулятор обладает хорошей устойчивостью к перезарядке, разрядной емкостью, нет проблем с загрязнением тяжелыми металлами и не будет появляться в рабочем процессе явления увеличения или уменьшения электролита, может реализовать конструкцию уплотнения и обслуживание По сравнению со свинцово-кислотными и никель-кадмиевыми батареями, никель-металлогидридные батареи обладают высокой энергией, удельной мощностью и сроком службы.

Его недостатком является то, что аккумулятор имеет более слабый эффект памяти, и поскольку цикл зарядки и разрядки сплава для хранения водорода постепенно теряет каталитическую способность, внутреннее давление аккумулятора будет постепенно повышаться, что влияет на использование аккумулятора. Кроме того, дорогая цена металлического никеля, также приводит к высокой стоимости.

Что касается основных материалов, никель-металлогидридные батареи в основном состоят из положительного и отрицательного полюсов, диафрагмы и состава электролита, это чрезвычайно никелевый электрод (Ni (OH) 2); катод обычно ИСПОЛЬЗУЕТ металлогидрид (MH); в основном для жидкий электролит, ингредиент - гидроксид калия (КОН). При исследовании никель-металлгидридных аккумуляторов, в основном, на анодных материалах, технология является достаточно зрелой.

Автомобильные никель-металлгидридные аккумуляторы достигли своего массового производства и использования, это гибридный автомобиль с применением бортовых аккумуляторов. Самый типичный представитель нынешнего масштабного серийного гибрида Toyota Prius. Toyota создала совместное предприятие PEVE с компанией Panasonic, которая в настоящее время является крупнейшим в мире производителем Ni-Mh аккумуляторных батарей.

Теперь никель-металлгидридные батареи выпали из основного источника питания, так почему же Toyota будет склоняться к использованию никель-металлгидридных аккумуляторов?

Это должно будет сказать никель-металлогидридным батареям: самое большое преимущество сверхпрочности!

Когда-то самый известный в Америке потребитель автомобильных СМИ сообщил о том, что спустя десять лет после первого поколения Prius было проведено испытание на контрастность. Результаты испытаний показали, что никель-металлогидридные батареи моделей Prius первого поколения через 10 лет после пробега 330000 км, с новым контрастом данных, сохраняются ли показатели расхода топлива и динамические характеристики на одном уровне, гибридная система и Ni Аккумулятор Mh по-прежнему работает нормально.

Кроме того, даже в использовании после десяти лет пробега 330000 километров, первого поколения Prius, никель-металлогидридного аккумуляторного блока, которого никогда не было, люди десять лет назад вопрос об уменьшении емкости аккумулятора значительно повлияет на динамические характеристики расхода топлива, а также не появилось. Таким образом, всегда строгий и консервативный японец влюбленных в никель-металлогидридные батареи имеет свои уникальные причины.

Топливный элемент

Топливный элемент - это своего рода химическая энергия топлива и окислителя, которая используется непосредственно в устройстве для выработки электроэнергии. В топливный элемент направлено топливо и воздух, производится электричество. Снаружи он выглядит как катод, электролит и т. Д., Как батарея, но по сути это не «хранилище», а «электростанция».

По сравнению с обычными химическими аккумуляторами топливные элементы могут заправляться, часто добавляется водород. Некоторые топливные элементы могут использовать в качестве топлива метан и газ, но обычно их использование ограничивается промышленными зонами, такими как электростанции и вилочные погрузчики. Основным принципом водородного топливного элемента является обратная реакция электролиза воды, подача водорода и кислорода на анод и катод соответственно, водород в аноде после внешней диффузии и реакции электролита, возбуждение электронов внешней нагрузкой на катод.

Принцип работы водородных топливных элементов: к аноду водородного топливного элемента (катоду), выполняя роль катализатора (платины), электрон в атоме водорода отделяется, теряет электроны ионы водорода (протоны) через протонообменную мембрану в топливный элемент. катодная пластина (анод), и электрон проходит не через протонообменную мембрану, электрон только через внешнюю цепь к катодной пластине топливного элемента, чтобы генерировать электрический ток во внешней цепи.

Электроника на катодной пластине в сочетании с ионами кислорода и водорода для воды. Благодаря подаче кислорода на катодную пластину, он может быть получен из воздуха, так что до тех пор, пока постоянно подавать водородную анодную пластину, подавать воздух на катодную пластину и быстро принимать водяной пар, можно постоянно обеспечивать электричеством.

Электрический топливный элемент, инвертор, контроллер и другое оборудование, питание двигателя, затем через систему трансмиссии и вращение ведущего колеса ведущего колеса, могут сделать транспортные средства на дороге. По сравнению с традиционными транспортными средствами, эффективность преобразования энергии транспортных средств на топливных элементах достигает 60 ~ 80%, что в 2 ~ 3 раза больше, чем у двигателей внутреннего сгорания.

Топливный элемент - это водород, а кислородные топливные продукты - это чистая вода, сама работа не производит окись углерода и углекислый газ, серу и выхлопные частицы. Таким образом, автомобиль на водородных топливных элементах - это настоящий смысл слова с нулевыми выбросами, автомобили с нулевым загрязнением, водородное топливо - это идеальная автомобильная энергия!

Характеристики водородных топливных элементов:

1, без загрязнения, топливный элемент без загрязнения окружающей среды. Это происходит за счет электрохимической реакции, а не за счет сжигания (бензин и дизельное топливо) или накопления энергии (аккумулятор), наиболее типичных традиционных решений для резервного питания. При сгорании выделяются такие как COx, NOx, SOx, такие загрязнители, как газ и пыль. Как упоминалось выше, топливный элемент будет производить только воду и тепло. Если водород производится с помощью возобновляемых источников энергии, цикл завершается, не производя выброса вредных веществ.

2, без шума, бесшумная работа топливных элементов, шум около 55 дБ, на уровне людей нормальный разговор. Это делает топливный элемент подходящим для установки внутри помещений или имеет ограничения по шуму на открытом воздухе.

3, высокая эффективность, эффективность выработки энергии на топливных элементах может достигать более 50%, что определяется трансформирующими свойствами топливных элементов, напрямую преобразовывать химическую энергию в электрическую, тепловая энергия и механическая энергия необходимы для создания (генератора) в середина трансформации.

4, преимущество автомобиля водородных топливных элементов, несомненно, недостатки очевидны. С развитием науки и техники, после разработки водородных топливных элементов, таких как безопасность, проблема, такая как технология хранения водорода, постепенно и постепенно улучшалась, однако вопрос стоимости по-прежнему остается самым большим узким местом, препятствующим развитию автомобиль на водородных топливных элементах.

Стоимость водородного топливного элемента в 100 раз выше, чем у обычного бензинового двигателя, это рыночная цена. Другая заправочная станция позади, это набор водородной энергетики и транспортной сети в качестве поддержки, и подавляющее большинство стран в мире не намеревались развивать энергию и космос в виде не часто используемых систематизированных.

В частности, скорость преобразования водородной энергии низкая, что приведет к загрязнению при производстве энергии. С другой стороны, требования к строительству и стоимость чрезвычайно высоки, заправочные станции требуют специализированного оборудования для удовлетворения потребностей в хранении энергии при низкой температуре. В настоящее время только Япония, Южная Корея и США больше заправочных станций в Калифорнии, и это тоже на самом деле больше десятилетий.

В 2017 году первоначально часть автомобильного рынка на топливных элементах молчала, как будто внезапно наступило некоторое восстановление.

С одной стороны, всегда возлагал большие надежды на чистую модернизацию аккумуляторной технологии электромобилей, постоянно сталкиваясь с узкими местами. И диапазон слишком мал, а время зарядки слишком велико, эти два фактора по-прежнему ограничивают перспективы автомобилей на новой энергии.

С другой стороны, в области автомобилей на топливных элементах цена многократно растет.

Первоначально автомобили с высокими топливными элементами переживают быстрое снижение себестоимости. По сравнению с состоянием конкуренции в высококачественных чистых электромобилях, 5 минут, чтобы испытать полные горючего и пробег более 500 км, конечно, привлекательно.

Литий-ионные аккумуляторы

Автомобильные литий-ионные аккумуляторные батареи разработаны на основе одноразовых литиевых аккумуляторов, в настоящее время являются основным направлением исследований и разработок аккумуляторных батарей для электромобилей. Литий-ионный аккумулятор не имеет памяти, имеет низкую скорость саморазряда, защиту окружающей среды, множество преимуществ, таких как удельная энергия, удельная мощность после никель-металлгидридных аккумуляторов, потенциал самых популярных среди R&D и автопроизводителей бортовых аккумуляторов.

Характеристики литий-ионного аккумулятора

1, платформа напряжения

Литий-ионный аккумулятор в качестве анодного материала отличается, его напряжение мономерной батареи находится в диапазоне 3,7 ~ 4 В, применение более крупного литий-железо-фосфатного мономерного аккумулятора составляет 3,2 В, в 3 раза больше, чем у Ni-Mh аккумуляторов, свинцово-кислотные батарейки 2 раза

2, больше энергии

Плотность энергии нынешнего легкового автомобиля с литий-ионным аккумулятором близка к 200 Втч / кг, ожидается, что к 2020 году он достигнет 300 Втч / кг.

3, короткое время автономной работы

Из-за ограничения электрохимических свойств материалов литий-ионные батареи не имеют прорыва, в случае литий-фосфата железа циклы мономерных батарей могут достигать более 2000 раз, только после группы более 1000 раз.

4, большее влияние на окружающую среду

Литий-ионный аккумулятор использует литий из легких металлов, хотя не содержит ртути, свинца, вредных тяжелых металлов, считается экологически чистым аккумулятором, меньшим загрязнением окружающей среды.

Страница содержит содержимое машинного перевода.