动力锂电池都有那些种类？在应用上都有什么区别？

动力电池类型及运用特色

目录

1.铅酸电池

2.镍金属电池

3.锂离子蓄电池

4.高温钠电池

5.金属空气电池

6.超级电容

7.飞轮电池

8.燃料电池

9.太阳能电池

1、铅酸电池

法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池，至今已阅历了近157年的开展进程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及种类，产品电气功用等方面都得到了长足的前进，不论是在交通、通信、电力、军事仍是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不行缺少的重要效果，它也是老练的电动轿车蓄电池。

铅酸电池组成：正负电极别离为二氧化铅和铅，电解液为硫酸。

铅酸电池能够分为两类：

注水式铅酸电池：注水式铅酸电池价廉，但需求经常维护，补充电解液。

阀控式铅酸电池：阀控式铅酸电池经过安全控制阀主动调节密封电池体内涵充电或作业异常时发生的剩下气体，免维护，更契合电动轿车的要求。

总体上说，铅酸电池具有牢靠性好、原资料易得、价格便宜等长处，比功率也基本上能满意电动轿车的动力性要求。

但它有三大缺陷；比能量低，所占的质量和体积太大；

充电行进路程较短；

运用寿数短，运用本钱过高。

因为铅酸电池的技术比较老练，经过进一步改进的铅酸电池仍将是近期电动轿车的首要电源，正在开发的电动轿车用先进铅酸电池首要有以下几种：

l水平铅酸电池；

l双极密封铅酸电池；

l卷式电极铅酸电池等。

依据铅酸蓄电池结构与用处差异，大略将电池分为四大类：

1、发动用铅酸蓄电池；

2、动力用铅酸蓄电池；

3、固定型阀控密封式铅酸蓄电池；

4、其它类，包含：小型阀控密封式铅酸蓄电池，

矿灯用铅酸蓄电池等。

一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V，能放电到1.5V，能充电到2.4V。在运用中，经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池；同时还有24V(12V*2)、36V(12V*3)、48V(12V*4)等。

12V电压改变规模：9V-14.4V；

24V电压改变规模：18V-28.8V；

36V电压改变规模：27V-43.2V；

48V电压改变规模：36V-57.6V；

电池正常温度操作规模为：77.F（25℃）；

电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F（-15℃到50℃）；

充电后：32.F到104.F（0℃到40℃）；

贮存中：5.F到104.F（-15℃到40℃）。

发动用铅酸蓄电池：一种专门用于车辆、船舶和飞机起动、照明、焚烧（缩写为SLI）和供电（20世纪80年代今后多缩写为SLIG）的铅酸蓄电池。一般指轿车蓄电池(automobilebattery)，或许叫轿车发动电池。多为额外电池的额外容量C约36～210A·h，构成一个系列，比能量为35～45W·h/kg（按20h放电率能量计），能够数倍于C放电率放电。

发动用蓄电池（轿车发动电池）电压等级：12V（乘用车），24V（商用车）；

动力用铅酸蓄电池：为东西供应动力来历的电源，多指为电动轿车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车供应动力的蓄电池，其首要差异于用于轿车发动机起动的发动电池；

低速电动车用电池电压等级：48V，60V，72V等；

2、镍金属电池

（1）镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiumBatteries）

镍镉电池最早运用于手机等设备的电池种类，它具有杰出的大电流放电特性、耐过充放电才能强、维护简略；

镍镉电池最丧命的缺陷是在充放电进程中假如处理不当，会出现严重的“回忆效应”，使得服务寿数大大缩短。所谓“回忆效应”便是电池在充电前，电池的电量没有被彻底放尽，一朝一夕将会引起电池容量的下降，在电池充放电的进程中（放电较为明显），会在电池极板上发生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。

此外，镍镉电池（Ni－Cd）中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境遭到污染，因而它将逐步被用储氢合金做成的镍氢充电电池（Ni－MH）所代替。

（2）镍氢电池（Ni－MHBatteries）

镍氢电池是手机电池中质量优良、安全牢靠且有利于环保的电池。镍金属氢电池的电量储藏比镍镉电池多30%，使移动电话的通话时间也因而延长了30%。镍氢电池比镍镉电池更轻，运用寿数也更长，对环境无污染，无回忆效应。镍氢电池的缺陷是价格比镍镉电池要贵，功用比锂电池要差。属于中档电池。

从电池电量来讲，相同大小的镍氢充电电池电量比镍镉电池高约1.5～2倍，现现已广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备。

更大容量的镍氢电池现已开始用于汽油/电动混合动力轿车上，运用镍氢电池可快速充放电进程，当轿车高速行进时，发电机所发的电可贮存在车载的镍氢电池中，当车低速行进时，一般会比高速行进状况耗费很多的汽油，因而为了节省汽油，此刻能够运用车载的镍氢电池驱动电动机来代替内燃机作业，这样既保证了轿车正常行进，又节省了很多的汽油，因而，混合动力车相对传统意义上的轿车具有更大的市场潜力。

丰田普锐斯轿车选用镍氢电池是最典型的运用。

3、锂离子蓄电池

锂离子蓄电池是一种二次电池（充电电池），它首要依托锂离子在正极和负极之间移动来作业。在充放电进程中，Li+在两个电极之间往复嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状况；放电时则相反。

电极资料都是锂离子能够嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。

以钴酸锂，锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元资料）、磷酸铁锂等为正极资料的动力电池，统归为锂离子动力电池，各有优势，是新一代锂离子动力电池的开展趋势；和所有化学电池相同，锂离子电池也由四个部分组成：正极、负极、隔阂和电解质。

（1）正极——活性物质一般为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元资料）、磷酸铁锂资料等，

正极反响：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。

钴酸锂电池：其特性是结构安稳、容量比高、归纳功用杰出、但安全性差、本钱非常高，首要为中小类型电芯，广泛运用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。

锰酸锂电池：锰酸锂是本钱低、安全性和低温功用好的正极资料，但是其资料自身并不太安稳，容易分化发生气体，因而多用于和其它资料混合运用，以下降电芯本钱，但其循环寿数衰减较快，容易发生鼓胀，高温功用较差、寿数相对短，首要用于大中类型电芯及动力电池方面，其参数如下：

标称电压为3.7V，输出电压规模：2.5~4.2v，标准继续放电电流：0.2C，最大继续放电电流：1C，作业温度：充电：0~45℃，放电：-20~60℃。

三元锂电池：是指正极资料运用锂镍钴锰三元正极资料的锂电池，三元资料是镍钴锰酸锂Li（NiCoMn）O2，三元资料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高；

电芯正极资料：锰酸锂（LiMn204），

混合添加剂：锂、镍、铝氧化物（Li（Ni-Al）02）。

电芯负极资料：石墨。

磷酸铁锂电池：是指用磷酸铁锂作为正极资料的锂离子电池，分子式：LiFePO4；

磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

（2）隔阂——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，能够让锂离子自在经过，而电子不能经过；

（3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳；

（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则运用凝胶状电解液；

（5）电池外壳——分为钢壳、铝壳、铝塑膜（软包装）等。

锂离子动力电池电压是镍镉电池，镍氢电池的3倍，铅酸电池的2倍，这是表现锂离子动力电池比能量高的一个重要原因，锂离子动力电池组成相同电压的动力电池组时，锂离子动力电池运用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。假如动力电池中单体电池数量越多，电池组中单体电池的共同性要求就越高，寿数就越不好做，在实践运用进程中电池组有问题分析后，一般是其间一、两个单体电池出问题然后导致整组电池出现问题，因而不难理解为什么48V的铅酸电池比36V的铅酸电池反馈要高，从这个角度上讲锂电更适合动力电池的运用。例如36V的锂电只需求10个单体，而36V铅酸电池需求18个单体电池，即3只12V的电池组，而每只12V的铅酸电池有六个单格即六个单体电池组成。

钛酸锂电池：钛酸锂作为锂离子电池负极资料，可与锰酸锂、三元资料或磷酸铁锂等正极资料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。

钛酸锂还能够用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。

因为钛酸锂的高安全性、高安稳性、长寿数和绿色环保的特色，估计钛酸锂资料在数年后，必定会成为新一代锂离子电池的负极资料而被广泛运用在新动力轿车、电动摩托车和要求高安全性、高安稳性和长周期的运用领域。钛酸锂电池作业电压2.4V，最高电压3.0V，充电电流大于2C。

钛酸锂电池也由四个部分组成：正极、负极、隔阂、电解液、电池壳；

钛酸锂特性如下：测验数据标明，在6C充电，6C放电，100%DOD的条件下，钛酸锂单体电池的循环寿数超越25000次，剩下容量超越80%，同时电芯发生的胀气现象不明显，不影响其寿数。

4、钠硫电池

钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔阂的二次电池；在必定的作业温度下，钠离子透过电解质隔阂与硫之间发生的可逆反响，构成能量的开释和贮存。

钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首要发明公布的，至今才40年左右的前史。

电池一般是由正极、负极、电解质、隔阂和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，因为硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔阂的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷资料，外壳则一般用不锈钢等金属资料。

钠硫电池特色：

1）比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有用电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg，实践已大于150Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍；

2）可大电流、高功率放电：其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，瞬时间可放出其3倍的固有能量；

3）充放电功率高：因为选用固体电解质，所以没有一般选用液体电解质二次电池的那种自放电及副反响，充放电电流功率简直100%。

钠硫电池缺陷：

钠硫电池作业温度在300-350℃，电池作业时需求必定的加热保温，选用高功用的真空绝热保温技术，可有用地处理这一问题。

钠硫电池现已成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生动力的安稳输出以及进步电力质量等方面。在国外现已有上百座钠硫电池储能电站在作业，是各种先进二次电池中最为老练和最具潜力的一种。

5、空气电池

空气电池是化学电池的一种，构造原理与干电池相似，所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧，空气电池分类如下：

(1）锌空气电池(zincairbattery)

用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池，称之为锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池，别离用字母A和P表明，这以后再用数字表明电池的类型。锌空气电池的充电进程进行得非常缓慢，为处理这一问题，一般锌空气电池的负极锌板或锌粒，被氧化成氧化锌而失效后，一般选用直接更换锌板或锌粒和电解质的方法，使锌空气电到彻底更新。

(2）锂空气电池

锂空气电池并非新概念，因为在正极上运用空气中的氧作为活性物质，理论上正极的容量密度是无限的，可加大容量。别的，假如负极运用金属锂，理论容量会比锂离子充电电池进步一个数量级。

但是锂-空气电池至今都未普及其原因是它存在丧命缺陷，即固体反响生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电中止；日本的研究院克服了这个困难，但要想完结商用，或许还需求10年。

(3）铝空气电池

铝空气电池是以铝与空气作为电池资料的一种新式电池。它是一种无污染、长效、安稳牢靠的电源，是一款对环境非常友爱的电池。电池的结构以及运用的原资料可依据不同有用环境和要求而变化，具有很大的适应性，既能用于陆地也能用于深海，既可做动力电池，又能作长寿数高比能的信号电池，是一款非常强大的电池，有很广阔的运用远景。

铝空气电池的化学反响与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99%)为正极、氧为负极，以氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时发生化学反响，铝和氧效果转化为氧化铝。铝空气电池的发展非常迅速，它在EV（纯电动轿车）上的运用已取得杰出效果，是一种很有开展前途的空气电池。

铝空气电池长处

l比能量大；

l质量轻；

l铝没有毒性和危险性。

铝空气电池缺陷

l比功率低；

l充电和放电速度缓慢；

l电压滞后，自放电率较大；

l需选用热办理体系来避免铝空气电池作业时的过热。

6、超级电容电池

超级电容电池又叫双电层电容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)是一种新式储能设备，它具有充电时间短、运用寿数长、温度特性好、节约动力和绿色环保等特色。

超级电容器用处广泛：用作起重设备的电力平衡电源，可供应超大电流的电力；用作车辆发动电源，发动功率和牢靠性都比传统的蓄电池高，能够悉数或部分代替传统的蓄电池；用作车辆的牵引动力能够生产电动轿车、代替传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺畅发动（尤其是在冰冷的冬天）、作为激光武器的脉冲动力。此外还可用于其他机电设备的储能动力。

杰出长处是功率密度高、充放电时间短、循环寿数长、作业温度规模宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其特性罗列如下：

（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可到达其额外容量的95%

以上；

（2）循环运用寿数长，深度充放电循环运用次数可达1~50万次，

没有“回忆效应”；

（3）大电流放电才能超强，能量转化功率高，进程丢失小，大电流

能量循环功率≥90%；

（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的

5~10倍；

（5）产品原资料构成、生产、运用、贮存以及拆解进程均没有污染，

是理想的绿色环保电源；

（6）充放电线路简略，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，

长期运用免维护；

（7）超低温特性好，温度规模宽-40℃～+70℃；

（8）检测便利，剩下电量可直接读出；

（9）容量规模一般0.1F--1000F。

7、飞轮电池

飞轮电池是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的限制，用物理方法完结储能。

众所周知，当飞轮以必定角速度旋转时，它就具有必定的动能。飞轮电池正是以其动能转化成电能的。高技术型的飞轮用于贮存电能，就很像标准电池。

飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机方式作业，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池"充电"增加了飞轮的转速从而增大其功用；放电时，电机则以发电机状况作业，在飞轮的带动下对外输出电能，完结机械能（动能）到电能的转化。当飞轮电池发出电的时，飞轮转速逐步下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下作业的，转速极高（高达200000r/min），运用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能量可达150Wh/kg，比功率达5000-10000W/kg，运用寿数长达25年，可供电动轿车行进500万公里。

美国飞轮体系公司已用最新研发的飞轮电池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行进600km，由停止到96km/h加速时间为6.5秒。

8、燃料电池

燃料电池(FuelCell)是一种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设备，其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，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极自身不包含活性物质，只是个催化转化元件。因而燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转化机器。电池作业时，燃料和氧化剂由外部供应，进行反响。原则上只要反响物不断输入，反响产物不断排除，燃料电池就能接连地发电。这儿以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池

氢-氧燃料电池反响原理是电解水的逆进程。

电极反响为：

负极：H2+2OH-→2H2O+2e-；

正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-；

电池反响：H2+1/2O2==H2O。

燃料电池组成部分

1、电极（Electrode）

燃料电池的电极是燃料发生氧化反响与氧化剂发生复原反响的电化学反响场所。

电极分两部分，其一为阳极（Anode），另一为阴极（Cathode），

2、电解质隔阂（ElectrolyteMembrane）

电解质隔阂的首要功用在分隔氧化剂与复原剂，并传导离子；

3、集电器（CurrentCollector）

集电器又称作双极板（BipolarPlate），具有搜集电流、分隔氧化剂与复原剂、引导反响气体等之功用；

4、辅助体系

反响剂供应体系、排热体系、排水体系、电功用控制体系、安全设备等。

燃料电池一般由构成离子导电体的电解质板和其两侧装备的燃料极（阳极）和空气极（阴极）、及两侧气体流路构成，气体流路的效果是使燃料气体和空气（氧化剂气体）能在流路中经过。

按燃料的处理方式的不同，可分为直接式、间接式和再生式。直接式燃料电池按温度的不同又可分为低温、中温文高温三种类型。间接式的包含重整式燃料电池和生物燃料电池。再生式燃料电池中有光、电、热、放射化学燃料电池等。依照电解质类型的不同，可分为碱型、磷酸型、聚合物型、熔融碳酸盐型、固体电解质型燃料电池。

丰田Mirai搭载的燃料电池堆栈是由370片薄片燃料电池组成的，因而被称为“堆栈”，总共能够输出114千瓦的发电功率。

9、太阳能电池

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种运用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满意必定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下发生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。

作业原理

太阳光照在半导体p-n结上，构成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的效果下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就发生电流。这便是光电效应太阳能电池的作业原理。

太阳能电池是经过光电效应或许光化学效应直接把光能转化成电能的设备。

太阳能电池组件构成及各部分功用：

1）钢化玻璃：其效果为维护发电主体（电池片），

其特性如下：透光率在91%以上；超白钢化处理；

2）EVA：其效果是用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（电池片），透明EVA原料的优劣直接影响到组件的寿数，首要粘结封装发电主体和背板。

3）电池片：其首要效果便是发电，分两类：

晶体硅太阳能电池片：设备本钱相对较低，光电转化功率也高，在室外阳光下发电比较适宜，但耗费及电池片本钱很高；

薄膜太阳能电池片：耗费和电池本钱很低，弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，但相对设备本钱较高，光电转化功率相对晶体硅电池片一半多点，如计算器上的太阳能电池。

4）背板效果，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等原料有必要耐老化，大部分组件厂家都是质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，要害就在与背板和硅胶是否能到达要求。）

5）铝合金维护层压件，起必定的密封、支撑效果。

6）接线盒维护整个发电体系，起到电流中转站的效果，假如组件短路接线盒主动断开短路电池串，避免烧坏整个体系接，线盒中最要害的是二极管的选用，依据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

7）硅胶密封效果，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司运用双面胶条、泡棉来代替硅胶，国内普遍运用硅胶，工艺简略，便利，易操作，而且本钱很低。

太阳能发电方式

1）光—热—电转化

光—热—电转化方式经过运用太阳辐射发生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转化成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个进程是光—热转化进程；后一个进程是热—电转化进程，与普通的火力发电相同。

2）光—电直接转化

太阳光电的发电原理是运用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。

因为太阳能电池发生直流电，需加装直/交流转化器（DC/AC逆变器），换成交流电供家庭用电或工业用电。