1、项目二 混合动力汽车的电能储存装置,活动一 电能储存装置的种类及主要性能指标 一、动力电池的分类 电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。 1、化学电池 将化学能直接转变为电能的装置。 主要部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极和连接电极的导线。 化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。,1）原电池 利用两个电极之间的金属性不同，产生电势差，从而产生电流。 电化反应不能逆转，只能化学能转换为电能，不能重新存储电力。,2）蓄电池 电池放电后可通过充电方式使活性物质复原而可以继续使用的电池。 铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池,3）燃料电池
2、将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。 燃料和空气分别送进燃料电池，电就被生产出来。 它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。,燃料电池原理 单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。 不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。 电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电,4)贮备电池是一类特殊形式的原电池，其电极活性物质与电解质分开存放，无自放
3、电，可长时间贮存（510年）而不需维护。当需要电池供电时,可用一定的机构使电解液或水（溶剂）使其激活，一次完成放电,2、物理电池 物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池。如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。,3、生物电池 生物电池是指将生物质能直接转化为电能的装置 生物质蕴涵的能量绝大部分来自于太阳能，是绿色植物和光合细菌通过光合作用转化而来的。 从原理上来讲，生物质能能够直接转化为电能主要是因为生物体内存在与能量代谢关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响，互相依存，形成网络，进行生物的能量代谢。,1、微生物电池 微生物电池由阳极室和阴极室组成。有一个质子交换膜将两极室
4、分开。 基本反应类型分为四步： 1) 在微生物的作用下，燃料发生氧化反应，同时释放出电子。 2)介体捕获电子并将其运送至阳极。 3)电子经外电路抵达阴极，质子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。 4)氧气在阳极接收电子，发生氧化还原反应。 阳极反应：C6H12O6+6H2O6CO2+24H+24e 阴极反应：6O2+24H+24e-12H2O,2、酶电池 酶电池通常使用葡萄糖作为反应原料。反应原理如下： 葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和辅酶的作用下失去电子被氧化成葡萄糖酸，电子由介体运送至阳极，在经外电路到阴极。双氧水得到电子，并在做过的氧化酶的作用下还原成水。 阳极反应：葡萄糖葡萄糖酸+2H+
5、2e- 阴极反应：H2O2+2H+2e-2H2O 普遍使用的以葡萄糖为燃料的酶电池是模仿线粒体的反应机构而制成的，线粒体是以葡萄糖为燃料的酶电池的理想模型。,二、动力电池的性能指标 1、电动势 电池的电动势，为电池断路时正负两极间的电位差。 2、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。 3、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。 4、工作电压 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2V1.
6、8V；镍氢电池的工作电压在1.5V1.1V；锂离子电池的工作电压在3.6V2.75V。,5、终止电压 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2V1.8V，放电终止电压为1.8V1.5V 6、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。 7、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。,8、容量 电池的容量单位为库仑(C)或安时(Ah)。 （1）理论容量 根据参加电化学反应的活性物质电化学当量数计算得到的
7、电量。 （2）额定容量 系指在设计和生产电池时，规定或保证在指定放电条件下电池应该放出的最低限度的电量。 （3）实际容量 系指在一定的放电条件下，即在一定的放电电流和温度下，电池在终止电压前所能放出的电量。,9、比能量和比功率电池的输出能量是指在一定的放电条件下，电池所能作出的电功 输出能量等于电池的放电容量和电池平均工作电压的乘积，其单位常用瓦时(Wh)表示。,9、比能量和比功率电池的比能量有两种: 一种叫重量比能量，用瓦时/千克(Wh/kg)表示； 另一种叫体积比能量，用瓦时/升(Wh/L)表示。 比能量的物理意义是电池为单位重量或单位体积时所具有的有效电能量。电池性能优劣的重要指标。 单
8、体电池和电池组的比能量是不一样的 由于电池组合时总要有连接条、外部容器和内包装层等，故电池组的比能量总是小于单体电池的比能量。,10、贮存性能和自放电电池经过干贮存(不带电解液)或湿贮存(带电解液)一定时间后，其容量会自行降低，这个现象称自放电。所谓“贮存性能”是指电池开路时，在一定的条件下(如温度、湿度)贮存一定时间后自放电的大小。,10、贮存性能和自放电电池在贮存期间，虽然没有放出电能量，但是在电池内部总是存在着自放电现象。干贮存，也会由于密封不严，进入水份、空气及二氧化碳等物质，使处于热力学不稳定状态的部分正极和负极活性物质构成微电池腐蚀机理，自行发生氧化还原反应而白白消耗掉。湿贮存，长
9、期处在电解液中的活性物质也是不稳定的。负极活性物质大多是活泼金属，都会发生阳极自溶。,11、寿命电池的寿命有“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”两个概念。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。 对一次电池而言，电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间 对二次电池而言，电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。,二次电池的充放电循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量降至某一规定值之前，电池能耐受的充放电次数 充放电循环寿命越长，电池的性能越好。 在目前常用的二次电池中，镍镉电池的充放电循环寿命500800次，铅酸电池200500次，锂离子电池6001000次，锌银电池很短，约100次左右。,
10、湿搁置使用寿命：电池加了电解液后开始进行充放电直至充放电循环寿命终止的时间，包括充放电循环过程中电池处于湿搁置的时间。 湿搁置使用寿命越长，电池性能越好。,三、混合动力汽车对动力电池的要求 作为电动汽车用的动力电池,必须满足下列要求: 1、体积小、重量轻、贮存能量密度高,使电动汽车的一次充电续驶里程长; 2、能量输出密度高,使电动汽车的加速性能和爬坡性能好; 3、能够快速启动和运行,可靠性高; 4、循环次数高,使用寿命长; 5、环境适应性强,能在一定湿度下正常工作,抗振动冲击性能好; 6、环保性能好,无二次污染,并有可再生利用性; 7、维修方便,保养费用低; 8、安全性好,能够有效防止因泄露或
11、短路引起的起火或爆炸; 9、价格低,经济性好; 10、燃料储存、处理和输送方便,能够利用现有的燃油加油系统。,活动二 铅酸蓄电池 蓄电池构造：极板、隔板、电解液、外壳、联条、极柱等组成。l-密度计；2-排烟孔；3-液气隔板；4-连接条；5-活性物质；6-栅架；7-隔板；8-极桩；9-模压代号；l0-壳体；11-下滑面,Page 23,极板的结构 1棚架；2活性物质,1.极板,由栅架和活性物质组成栅架作用：容纳活性物质 蓄电池充放电过程就依靠栅架上的活性物质与电解液中的硫酸发生反应来实现。,Page 24,极板组,极板分为正极板和负极板两种正极板上的活性物质为二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；负极
12、板上的活性物质为海绵状纯铅 (Pb)，呈深灰色。将正极板和负极板侵入电解液中，就得到2.1v左右的电动势,为了增大容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。汇流条(横板)上联有极柱，各片间留有空隙安装时各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池。,极板组的结构 1极板组总成；2负极板；3隔板； 4正极板；5铅联条,Page 26,袋式隔板 1袋式微孔塑料隔板；2正极板,2、隔板,为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。隔板是多孔且化学性能稳定，以便电解液
13、渗出隔板一面平滑，一面凹槽，凹槽面应面向正极板,3.电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。电解液密度一般1.24g/cm31.33g/cm3之间电解液密度过低，冬季易结冰；电解液密度过大，电解液粘度增加，蓄电池的内阻增加，而加速隔板、极板的腐蚀，使其使用寿命缩短电解液相对密度值，随温度的变化而变化，一般温度每升高1，相对密度变化值为0.0007 g/cm3。在蓄电池充放电过程中，电解液不但起导电作用，而且参与化学反应。,三、铅酸电池工作原理：化学能和电能之间的相互转化，分为放电和充电两个过程电化学反应方程式为：PbO2 + 2H2SO4 +Pb PbSO4+ 2H2O+ PbSO4（正极板
14、）（电解液）（负极板） （正极板）（电解液）（负极板）,放电充电,四、铅酸蓄电池的优点 1、价格低廉。 原材料容易得到而且价格便宜；技术成熟；生产方便；产品一致性好。 2、比功率高。 铅酸蓄电池电势高，大电流放电性能优良，可以满足车辆启动和加速的功率要求。 3、浮充寿命长。 其在25C下浮充状态使用可达20年。 4、使用安全。 铅酸蓄电池易于识别电池荷电状态，可在较宽的温度内使用，而且电性能稳定可靠。 5、再生率高。,五、 铅酸蓄电池的缺点 1、比能量低。 2、循环寿命短。循环充电次数不足300次。 3、自放电，过充电时有大量气体产生。 4、供电不稳定。供电强弱随温度而变化,冬天只能释放一半的
15、电量 5、使用寿命短，因具有记忆效应,在电池存有残余电量时进行充电。 6、污染严重。,六、铅酸蓄电池的应用 主要应用领域有: 1、汽车和摩托车行业。主要是为发动机的起动点火和车载电子设备的使用提供电能等; 2、工业电力系统。用于输变电站、为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源; 3、电动汽车和电动自行车行业。取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行使动力电源; 4、新能源用铅酸蓄电池。绿色新能源如风能和太阳能发电时，先给铅酸蓄电池充电，通过逆变器将铅酸蓄电池的直流电变换为交流电，然后对外供电。 此外，铅酸蓄电池还广泛应用于矿井、飞机、坦克、潜艇、工厂的搬叉车等领域，作
16、为这些行业设备的照明用电、应急电能、甚至作为动力电源。,七、阀控密封式铅酸蓄电池 1、阀控蓄电池发展MF是免维护蓄电池的简称;SLA是密封铅酸蓄电池的简称;VRLA为阀控式铅酸蓄电池,2、工作原理： PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 4H2O + PbSO4 (放电) 正极 电解液 负极 正极 电解液 负极放电时，正极板中的活性物质二氧化铅，负极板中的活性物质海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅和水。放电过程中，硫酸逐渐消耗，电解液比重下降。充电时，硫酸铅又分别转化成二氧化铅和海绵状铅，硫酸的浓度也逐渐提高。在充电的最终阶段，电解液中的水开始电解，正极板上产生氧气：2H
17、2O=O2+4H+4e-，（3）氧气通过隔板中的通道传输到负极板上，并与活性物质海绵状铅及硫酸反应，使一部分活性物质变成硫酸铅，同时抑制了氢气的产生：2Pb+O2=2PbO，（4）2PbO+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，（5）在负极，由于与氧气反应而变成放电状态的硫酸铅经过继续充电，又回到充电状态：2PbSO4+4H+4e-=Pb+2H2SO4，（6）,负极上的反应!式(4)+式(5)+式(6)的和为： O2+4H+4e-=2H2O，（7） 这正是正极板上（反应式3）的逆反应。 综上所述，正极板由于电解水而产生的氧气，与负极板中的活性物质反应并被还原成水，蓄电池内部几乎没有水的损耗，因
18、此阀控密封式铅酸蓄电池密封性能特别好。,3、阀控密封式铅酸蓄电池的特点 (1)密封性好，电解液呈凝胶状并被吸收在高孔率的隔板内,不会自由流动或溢出,不会发生电解液泄漏,放置方式比较自由。 (2)极板栅采用少锑或无锑铅合金，自放电小。 (3)正负极全被隔离板包围，有效物质不易脱落，性能稳定，寿命较长。 (4)采用阴极吸收法抑制气体产生，利用负极容量过剩吸收氧气，由阀盖调节内外气压平衡，水分蒸发少，使用中不需要添加蒸馏水。 (5)电池内阻小，大电流放电特性好。,八、免维护铅酸蓄电池（MF）免维护蓄电池是指在规定的使用条件下,使用期间不需要进行维护的蓄电池。 对于车用铅酸蓄电池来讲,也就是使用期间不
19、需经常添加蒸馏水、搁置期间尽量减少自放电的蓄电池。 MF出厂时已充足电，直接就可使用，不需加注电解液和初充电。,1、工作原理 免维护蓄电池采用特殊的铅合金作板栅，超微玻璃丝夹膜作隔板，从而避免了水的损失，使蓄电池的自放电减少到最低程度。 由于产品在设计上保证了在电解反应过程中，正极产生的氧通过夹膜的气体通道在负极上重新还原成水，达到免维护的目的。,2、免维护蓄电池的性能特点 (1)免维护蓄电池在有效使用期内（3.54年），不需要补加蒸馏水。 (2)免维护蓄电池与普通蓄电池相比，其自放电量要少得多。 (3)内阻小、启动性能好。单体电池间采用穿壁式连接，减小了蓄电池内阻。 (4)接线极桩腐蚀小。免
20、维护蓄电池由于设计有新型通气装置,不但能保存单体电池中的酸气,预防火花或火焰引起的爆炸,还能保持其顶部干燥,因而减少了接线极桩的腐蚀。 (5)耐过充电性能好。 (6)使用寿命长。,活动三 镍镉、镍氢电池 一、镍镉蓄电池 1、特性 镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。 单格电池大约是1.2V。镍镉电池的放电终止电压为1.0V。050温度范围的综合循环性能较好,2、工作原理分析 （1）充放电过程中的电化学反应 Cd+2NiOOH+2H20 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 镉 氢氧化亚镍 氢氧化镍晶体 氢氧化镉,3、
21、镍镉电池的优点 (1)内部抵抗力小，既内阻很小，可提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。 (2) 镍镉电池可耐过充电或放过电,镍镉电池在长时间放置的情况下,特性也不会劣化,充分充电后可完全恢复原来的特性。 (3)由于单格电池采用金属容器,坚固耐用。采用完全密封的方式,不会出现电解液泄漏现象,故无须补充电解液。 (4)镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济,4、镍镉电池的缺点 (1)镍镉电池有记忆效应,记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥. (2)使用寿命较短以及易发生爆炸等致命的缺点。 (3)镉是有毒的物质,一旦泄漏会污染生态环境。,二、镍氢电池 1、镍氢
22、电池的定义 镍氢（Ni-MH）电池与Ni-Cd电池有许多相同的特性，但由于无镉，因此不存在重金属污染问题，被称为“绿色电池”，批量生产的成本约为铅酸电池的四倍。 镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。 镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。,2、镍氢电池（Ni-MH）的材料构成 镍氢电池的构成主要由电极材料、电解液、金属材料及隔膜组成 正极材料决定了电池的容量 负极材料决定了大电流或高温工作时电池充放电的稳定性。,3、Ni-MH 电池工作原理 1、电解质主要用KOH作电解液（电解7moL/LKOH+15
23、g/LLiOH）。 2、充电时正极反应：Ni(OH)2 + OH- NiOOH + H2O + e-负极反应：M + H2O + e- MH + OH-总反应：M + Ni(OH)2 MH + NiOOH 3、放电时正极：NiOOH + H2O + e- Ni(OH)2 + OH-负极：MH + OH- M + H2O + e-总反应：MH + NiOOH M + Ni(OH)2以上式中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。最常用储氢合金为LaNi5。,4、镍氢动力电池的不足自放电率高，常温下30天不使用时，电池的放电容量只有额定容量的6570%； 比能量较小，极限值为80kw/kg，较
24、小的比能量值使得镍氢动力电池续航能力较低 只能用在混合动力汽车上，电动汽车必须选用锂电池等高比能量的材料。,5、镍氢电池在汽车上的应用（1）混合动力车辆方面 大功率的镍氢电池也使用在油电混合动力车辆中，最佳的例子就是丰田的prius，该车使用了特别的充放电程序，使电池充放电寿命可足够车辆使用十年。 （2）纯电池动力车方面 虽然在重量上比锂离子电池重，但仍然有部份纯电池动力车使用镍氢电池（3）怠速停止车用能量再生系统 该系统是在通常配备的铅蓄电池的基础上组合使用镍氢充电电池，将减速时产生的能量存储在镍氢充电电池中再利用，这样不但能提高燃效，还能减轻铅蓄电池的负担，延长铅蓄电池的寿命。,活动四 锂
25、离子电池 一、锂离子电池简介 锂离子电池容易与下面电池混淆： （1）锂电池：正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是金属锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。 在充放电循环过程中,容易形成锂结晶，造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。 以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池 (2)锂离子聚合物电池：用凝胶液态或固态聚合物电解液 常用与手机和笔记本电脑,二、锂离子电池的结构组成 锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成 市场上的锂离子电池正极材料主要是钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂以及三元材料镍钴酸锂 目前最新研制的锂离子电池正极材料是磷酸铁锂材料 锂离子电池负极主要是碳材料，新的
26、负极材料有锡基、硅基、合金基材料（钛酸锂）等。,三、锂离子电池工作原理锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,三、锂离子电池工作原理充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；正极处于负锂状态；放电时则相反一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高性能电池的代表。,锂离子电池充电锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶段和恒压电流递减阶段。 恒流快充阶段，电池电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到设
27、定的值，而最终完成充电。 当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。嵌入的锂离子越多，充电容量越高。,锂离子电池放电第一次充放电，如果时间能较长(一般3-4小时足够)，那么可以使电极尽可能多的达到最高氧化态（充足电），放电（或使用）时则强制放到规定的电压、或直至自动关机，如此能激活电池使用容量。 但在锂离子电池的平常使用中，不需要如此操作，可以随时根据需要充电，充电时既不必要一定充满电为止，也不需要先放电。只需要每隔3-4个月进行连续的1-2次即可。 当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，
28、放电容量越高。,使用（放电）注意事项 锂离子电池虽然不存在记忆效应，但是充、放电不当会严重影响电池性能。 放电电流不能过大 过大的电流导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害。 电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。 绝对不能过充放电 过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，会造成充电时锂离子无法进入 过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子在无法释放出来,四、锂离子电池的性能 （一）锂离子电池具有优越的性能 1、单体电池工作电压高达3.7V，是镍电池的3倍，铅酸电池的2倍。 2、质量比能量高达150Wh/Kg，是镍氢电池的2倍，铅酸电池的4倍, 因此重量是相同能量铅酸
29、电池的四分之一。 3、体积比能量高达到400Wh/L，因此体积是相同能量铅酸电池的二分之一到三分之一。 4、循环寿命长，循环次数可达10002000次。 5、自放电率低，每月不到10%。 6、无记忆效应，充电前不必像镍镉电池一样需要完全放电，可以随时随地的进行充电。,（二）锂离子电池也有一些不足，主要表现在： 1、成本高 主要是正极材料价格高，但按单位瓦时的价格来计算，已经低于镍氢电池，与镍镉电池持平，但高于铅酸蓄电池； 2、必须有特殊的保护电路，以防止过充。,五、锂离子电池在电动汽车上的运用,六、磷酸铁液态锂离子电池 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 全名是磷酸铁锂锂离子
30、电池，简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“动力”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁（LiFe）动力电池”。,1、工作原理 左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。,1、工作原理LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移； 在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。 LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。,过放电到零电压试验 零电压
31、存放7天后电池无泄漏，性能良好，容量为100%； 存放30天后，无泄漏、性能良好，容量为98%； 存放30天后的电池再做3次充放电循环，容量又恢复到100%。 这试验说明该电池 即使出现过放电（甚至到0V），并存放一定时间，电池也不泄漏、损坏。这是其他种类锂离子电池不具有的特性。,磷酸铁锂电池的特点 高效率输出：标准放电为25C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C； 高温时性能良好：外部温度65时内部温度则高达95，电池放电结束时温度可达160，电池的结构安全、完好； 即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好； 极好的循环寿命，经500次循环，其放电容
32、量仍大于95%； 过放电到零伏也无损坏； 可快速充电； 低成本；对环境无污染。,4、磷酸铁锂动力电池的应用 （1）大型电动车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等； （2）轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等； （3）电动工具：电钻、电锯、割草机等； 遥控汽车、船、飞机等玩具； 太阳能及风力发电的储能设备； UPS及应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）； 替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）； 小型医疗仪器设备及便携式仪器等。,活动五 飞轮储能器 一、飞轮电池的起源 当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能
33、，飞轮电池正是以其动能转换成电能的。 二、飞轮电池的结构与原理 飞轮电池系统由飞轮、电动机、发电机和输入/输出电子装置共同组成。,飞轮是整个电池装置的核心部件，它直接决定了整个装置的储能多少。 电力电子变换器通常是由场效应晶体管和绝缘栅极场效应晶体管组成的双向逆变器，它们决定了飞轮装置能量输入输出量的大小。,工作原理 三个核心部分：飞轮、电动机和发电机、电力电子变换装置 电力电子变换装置从外部输送电能驱动电动机旋转，电动机带动飞轮转动，飞轮存储动能，当外部负载需要能量时，飞轮带动发电机发电，再通过电力电子变换装置变成负载所需的各种等级和频率的电能。,三、飞轮电池的优点 (1)能量密度高：储能密
34、度可达100200 wh/kg，功率密度可达5 000lO 000 w/kg。可供电动汽车行驶500万公里 (2)能量转换效率高：工作效率高达百分之90。 (3)体积小、重量轻：飞轮直径约二十多厘米，总重在十几千克左右。 (4)工作温度范围宽：对环境温度没有严格要求。(5)使用寿命长：不受重复深度放电影响，能够循环几百万次运行，寿命长达25年。 (6)低损耗、低维护：磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略，系统维护周期长。,活动六 超级电容器超级电容器又叫双电层电容器、电化学电容器、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能 超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极
35、板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。,超级电容器“超级”的原因： 超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。 超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。 超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。 庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。,突出特点： （1）充电速度快，充电10秒10分钟可达到其额定容量的95%以上； （2）使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达150万次，没有“记忆效应”； （3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率90%； （4）功率密度高，可达300W/KG5000W/KG，相当于电池的510倍； （5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源； （7）超低温特性好，温度范围宽-40+70； （8）检测方便，剩余电量可直接读出； （9）容量范围通常0.1F-1000F 。,六、超级电容所应用的领域,
