新能源汽车电池五大类型盘点永磁电机的双刃剑揭秘电池选择之谜
导语:铅酸电池,作为较为成熟的技术,以其成本相对低廉且能够提供高倍率放电而广泛应用于大批量生产的电动车用电池。然而,其比能量、比功率和能量密度都显著低落,因此导致以此为动力源的电动车无法实现良好的车速及续航里程。
随着新能源汽车领域不断发展,动力电池所扮演的角色变得越来越重要。它们与电子控制系统以及永磁或异步交流机组共同构成了新能源汽车的核心技术三部曲,其中,动力电池可谓是这些复杂系统中的“心脏”。那么,在这个不断进步的背景下,我们又该如何理解这些关键组件?
铅酸蓄電池
铅酸蓄電池(VRLA)以其稳定性和耐久性受到了广泛关注。这类蓄電池主要由铅及其氧化物制成,并配备硫酸溶液作為電解質。在充满荷电状态时,正极主要由二氧化铅组成,而负极则以硫酸铅形式存在。而在放松荷电状态下,这两种物质也会转变成为硫酸铅。一个单个单元的标称压强为2.0伏特,可放到1.5伏特并可以被充至2.4伏特;在实际应用中,它们通常通过串联六个这样的单元形成12伏特、24伏特等不同的系列。
尽管如此,由于其储存容量较小、比能效不佳以及体积重量比例不理想,采用这类蓄電池驱驶的小型私家車或许难以满足日益增长的人们对于远距离旅行和快速加速性能需求。
镍镉及镍氢蓄電
镍镉(Nickel-cadmium battery, NiCd)是一种普遍使用的一种类型,其化学反应涉及氢氧化锂(NiOH)与金属镉(Cd)。虽然它优于前述之铅盐类型,但仍包含了有害重金属,对环境造成污染的问题。一旦废弃后需要特别处理,以免对生态系统产生负面影响。此外,由於含有毒性元素cadmium,這種儲存方式對環境破壞可能很大,並且價格較高。
不过,这些优势使得这种类型能够进行数百次循环充放电,而且内阻小,可以迅速补充能量,同时保持稳定的输出压强,是一种非常适合短期供给直流能源的情况下的选择。此外,它們具有抗过充/过放能力,更耐用。
锂离子(Li-ion)與锂铁磷(LiFePO4)
锂离子(Li-ion)與锂铁磷(LiFePO4),這兩種技術分別代表了未来動力的不同道路。首先來看Li-ion,這類型通過將鋰離子的移動過程轉換為電子流動,使得它成為目前最廣泛應用的系統之一,因為它輕巧、高效,有望提升續航距離並降低成本。但是,它們仍然存在安全問題,如過熱可能性導致火災風險增加,以及逐漸耗損負極材料可能導致儲存容積減少。
另一方面,LiFePO4技術則因其更安全、高效、長壽命而受到關注,比如在飞行器上就常見這種技術,因為他們強調安全性和可靠性。不幸的是,這個系統缺乏某些其他選項所提供的大规模商业化,因为制造费用的提高限制了其市场潜力。不过,无论哪种情况,都需考虑到负极材料占据整个设备质量约四分之一左右,这直接关系到产品性能和成本管理策略决定是否经济实惠并影响长期维护寿命。
最后,还有燃料细胞(Fuel Cell),一种将化学反応转换为机械工作原理的事务。在这一过程中,将氢气(或者其他燃料)与空气结合起来生成水蒸汽,同时释放出大量热能。这一发明已經展示出了巨大的潜力,不仅可以减少碳排放,而且还能够扩展传统能源供应链。但要注意的是,他们并不像传统意义上的储存设备那样工作,而是在持续运行期间产生力量,所以他们不是储能解决方案,而是真正发射解决方案,也就是说,当你需要更多当天的时候,你必须额外添加燃料才能继续运作。如果没有足够多数量的话,那么你的整体续航时间就会受到限制,因为每一次启动都会消耗一定数量的心智资源,即使是在停机模式下也是这样发生的事情。