1、規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 1 頁2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池2.3 2.3 鎳氫電池鎳氫電池2.4 2.4 鋰離子電池鋰離子電池2.5 2.5 燃料電池燃料電池2.6 2.6 太陽能電池太陽能電池2.7 2.7 其它動力電池其它動力電池規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERIN

2、G汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 2 頁電池可以分為化學電池、物理電池和生物電池三大類。電池可以分為化學電池、物理電池和生物電池三大類。1化學電池化學電池 化學電池是利用物質的化學反應發電。化學電池是利用物質的化學反應發電。化學電池按工作性質分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲備化學電池按工作性質分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲備電池。電池。1）原電池）原電池原電池又稱一次電池，是指電池放電后不能用簡單的充電方原電池又稱一次電池，是指電池放電后不能用簡單的充電方法使活性物質復原而繼續使用的電池，如鋅法使活性物質復原而繼續使用的電池，如鋅二氧化錳干電二氧化錳干電池池 、鋰錳電池、鋅空氣電

3、池、一次鋅銀電池等。、鋰錳電池、鋅空氣電池、一次鋅銀電池等。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 3 頁2）蓄電池）蓄電池蓄電池又稱二次電池，是指電池在放電后可通過充電的方法蓄電池又稱二次電池，是指電池在放電后可通過充電的方法使活性物質復原而繼續使用的電池，而這種充放電可以達數十使活性物質復原而繼續使用的電池，而這種充放電可以達數十次到上千次循環。如鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離次到上千次循環。如鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電

4、池、鋰離子電池等。子電池等。3）燃料電池）燃料電池燃料電池又稱連續電池，是指參加反應的活性物質從電池外燃料電池又稱連續電池，是指參加反應的活性物質從電池外部連續不斷地輸入電池，電池就連續不斷地工作而提供電能。部連續不斷地輸入電池，電池就連續不斷地工作而提供電能。如質子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融如質子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池、碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池、再生型燃料電池等。再生型燃料電池等。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNO

5、LOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 4 頁4）儲備電池）儲備電池儲備電池是指電池正負極與電解質在儲存期間不直接接觸，儲備電池是指電池正負極與電解質在儲存期間不直接接觸，使用前注入電解液或者使用其它方法使電液與正負極接觸，此使用前注入電解液或者使用其它方法使電液與正負極接觸，此后電池進入待放電狀態，如鎂電池、熱電池等。后電池進入待放電狀態，如鎂電池、熱電池等。化學電池按電解質分為酸性電池、堿性電池、中性電池、有化學電池按電解質分為酸性電池、堿性電池、中性電池、有機電解質電池、非水無機電解質電池、固體電解質電池等。機電

6、解質電池、非水無機電解質電池、固體電解質電池等。化學電池按電池的特性分為高容量電池、密封電池、高功率化學電池按電池的特性分為高容量電池、密封電池、高功率電池、免維護電池、防爆電池等。電池、免維護電池、防爆電池等。化學電池按正負極材料分為鋅錳電池系列、鎳鎘鎳氫系列、化學電池按正負極材料分為鋅錳電池系列、鎳鎘鎳氫系列、鉛酸系列、鋰電池系列等。鉛酸系列、鋰電池系列等。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 5 頁2物理電池物理電池物理電池是

7、利用光、熱、物理吸附等物理能量發電物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發電的電池。如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。的電池。如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。3生物電池生物電池 生物電池是利用生物化學反應發電的電池，如微生生物電池是利用生物化學反應發電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。物電池、酶電池、生物太陽電池等。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 6 頁電池作為電動汽車的儲能動力源，在電動汽車上發揮著非

8、常電池作為電動汽車的儲能動力源，在電動汽車上發揮著非常重要的作用，要評定電池的實際效應，主要就是看電池的性能重要的作用，要評定電池的實際效應，主要就是看電池的性能指標。電池的性能指標主要有電壓、容量、內阻、能量、功率、指標。電池的性能指標主要有電壓、容量、內阻、能量、功率、輸出效率、自放電率、使用壽命等，根據電池種類不同，其性輸出效率、自放電率、使用壽命等，根據電池種類不同，其性能指標也有差異。能指標也有差異。1電壓電壓電壓分為端電壓、開路電壓、額定電壓、放電電壓、充電終電壓分為端電壓、開路電壓、額定電壓、放電電壓、充電終止電壓和放電終止電壓等。止電壓和放電終止電壓等。1) 端電壓端電壓電池的

9、端電壓是指電池正極與負極之間的電位差。電池的端電壓是指電池正極與負極之間的電位差。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 7 頁2) 開路電壓開路電壓電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓，即電池在沒有負電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓，即電池在沒有負載情況下的端電壓。載情況下的端電壓。3) 額定電壓額定電壓額定電壓是指電池在標準規定條件下工作時應達到的電壓，額定電壓是指電池在標準規定條件下工作時應達到的電壓，鎳鎘電池和鎳氫電池的額

10、定電壓為鎳鎘電池和鎳氫電池的額定電壓為1.2V，鋰離子電池的額定電，鋰離子電池的額定電壓是壓是3.6V。4) 放電電壓放電電壓電池的工作電壓是指電池接通負載后在放電過程中顯示的電電池的工作電壓是指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 8 頁5) 充電終止電壓充電終止電壓蓄電池充足電時，極板

11、上的活性物質已達到飽和狀態，蓄電池充足電時，極板上的活性物質已達到飽和狀態，再繼續充電，電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱再繼續充電，電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱為充電終止電壓。鎳鎘電池的充電終止電壓為為充電終止電壓。鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75V1.8V，鎳氫電池的充電終止電壓為，鎳氫電池的充電終止電壓為1.5V，鋰離，鋰離子電池的充電終止電壓為子電池的充電終止電壓為4.25V。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 9

12、頁6) 放電終止電壓放電終止電壓放電終止電壓是指電池在一定標準所規定的放電條件下放電時，放電終止電壓是指電池在一定標準所規定的放電條件下放電時，電池的電壓將逐漸降低，當電池再不宜繼續放電時，電池的最電池的電壓將逐漸降低，當電池再不宜繼續放電時，電池的最低工作電壓稱為終止電壓。如果電壓低于放電終止電壓后電池低工作電壓稱為終止電壓。如果電壓低于放電終止電壓后電池繼續放電，電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電。這樣，繼續放電，電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電。這樣，極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復，從而影響電極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復，從而影響電池的壽命。放電終止電壓和

13、放電率有關，放電電流直接影響放池的壽命。放電終止電壓和放電率有關，放電電流直接影響放電終止電壓。在規定的放電終止電壓下，放電電流越大，電池電終止電壓。在規定的放電終止電壓下，放電電流越大，電池的容量越小。鎳鎘電池的放電終止電壓一般在的容量越小。鎳鎘電池的放電終止電壓一般在1.0V1.1V，鎳氫，鎳氫電池的放電終止電壓一般規定為電池的放電終止電壓一般規定為1V，鋰離子電池的放電終止電，鋰離子電池的放電終止電壓為壓為3.0V。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車

14、工程學院新能源汽車技術 第 10 頁2容量容量 電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池的容量。電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池的容量。常用單位為安培小時（常用單位為安培小時（Ah），它等于放電電流與放電時間的乘），它等于放電電流與放電時間的乘積。電池的容量可以分為理論容量、實際容量、標稱容量和額積。電池的容量可以分為理論容量、實際容量、標稱容量和額定容量等。定容量等。1）理論容量）理論容量 理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得到的最理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得到的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即高理論值。為了比較不同系列的電

15、池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/l或或Ah/kg。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 11 頁2）實際容量）實際容量 實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah，其值，其值小于理論容量。小于理論容量。實際容量反映了

16、電池實際存儲電量的大小，電池容實際容量反映了電池實際存儲電量的大小，電池容量越大，電動汽車的續駛里程就越遠。在使用過程中，量越大，電動汽車的續駛里程就越遠。在使用過程中，電池的實際容量會逐步衰減。國家標準規定新出廠的電池的實際容量會逐步衰減。國家標準規定新出廠的電池實際容量大于額定容量值為合格電池。電池實際容量大于額定容量值為合格電池。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 12 頁3）標稱容量）標稱容量標稱容量是用來鑒別電池的近似安

17、時值。標稱容量是用來鑒別電池的近似安時值。4）額定容量）額定容量額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標準，額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標準，保證電流在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。保證電流在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。按照按照IEC標準和國標，鎳鎘和鎳氫電池在標準和國標，鎳鎘和鎳氫電池在205C條件下，以條件下，以0.1C充電充電16h后以后以0.2C放電至放電至1.0V時所放出的電量為電池的額時所放出的電量為電池的額定容量，以定容量，以C表示；鋰離子電池在常溫、恒流（表示；鋰離子電池在常溫、恒流（1C）、恒壓）、恒壓（4.2V）條件下充電

18、）條件下充電3h后再以后再以0.2C放電至放電至2.75V時所放出的電時所放出的電量為電池的額定容量。量為電池的額定容量。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 13 頁5）荷電狀態）荷電狀態荷電狀態荷電狀態(SOC)是電池在一定放電倍率下，剩余電是電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。反映電池容量的變量與相同條件下額定容量的比值。反映電池容量的變化。化。SOC=1即表示電池充滿狀態。隨著電池的放電，即表示電池充

19、滿狀態。隨著電池的放電，電池的電荷逐漸減少，此時電池的充電狀態，可以用電池的電荷逐漸減少，此時電池的充電狀態，可以用SOC的百分數的相對量來表示電池中電荷的變化狀態。的百分數的相對量來表示電池中電荷的變化狀態。一般電池放電高效率區為一般電池放電高效率區為50%80%SOC。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 14 頁3內阻內阻電池的內阻是指電流流過電池內部時所受到的阻力。電池內電池的內阻是指電流流過電池內部時所受到的阻力。電池內阻

20、越大，電池自身消耗掉的能量越多，電池的使用效率越低。阻越大，電池自身消耗掉的能量越多，電池的使用效率越低。內阻很大的電池在充電時發熱很厲害，使電池的溫度急劇上升，內阻很大的電池在充電時發熱很厲害，使電池的溫度急劇上升，對電池和充電器的影響都很大。隨著電池使用次數的增多，由對電池和充電器的影響都很大。隨著電池使用次數的增多，由于電解液的消耗及電池內部化學物質活性的降低，電池的內阻于電解液的消耗及電池內部化學物質活性的降低，電池的內阻會有不同程度的升高。會有不同程度的升高。4能量能量 電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能，電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能，單位是單位

21、是Wh或或kWh。它影響電動汽車的行駛距離。它影響電動汽車的行駛距離。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 15 頁1）理論能量）理論能量理論能量是電池的理論容量與額定電壓的乘積，指一定標準理論能量是電池的理論容量與額定電壓的乘積，指一定標準所規定的放電條件下，電池所輸出的能量。所規定的放電條件下，電池所輸出的能量。2）實際能量）實際能量實際能量是電池實際容量與平均工作電壓的乘積，表示在一實際能量是電池實際容量與平均工作電壓的乘積

22、，表示在一定條件下電池所能輸出的能量。定條件下電池所能輸出的能量。3）比能量）比能量比能量是指電池單位質量所能輸出的電能，單位是比能量是指電池單位質量所能輸出的電能，單位是Wh/kg。常用比能量來比較不同的電池系統。常用比能量來比較不同的電池系統。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 16 頁比能量有理論比能量和實際比能量之分。理論比能量是指比能量有理論比能量和實際比能量之分。理論比能量是指1kg電池反應物質完全放電時理論上所能輸

23、出的能量；實際比能量電池反應物質完全放電時理論上所能輸出的能量；實際比能量是指是指1kg電池反應物質所能輸出的實際能量。由于各種因素的電池反應物質所能輸出的實際能量。由于各種因素的影響，電池的實際比能量遠小于理論比能量。影響，電池的實際比能量遠小于理論比能量。電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質量水平。電電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質量水平。電池的比能量影響電動汽車的整車質量和續駛里程，是評價電動池的比能量影響電動汽車的整車質量和續駛里程，是評價電動汽車的動力電池是否滿足預定的續駛里程的重要指標。汽車的動力電池是否滿足預定的續駛里程的重要指標。4）能量密度）能量密度能量密度是

24、指電池單位體積所能輸出的電能，單位是能量密度是指電池單位體積所能輸出的電能，單位是Wh/L。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 17 頁5功率功率電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內所輸出電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時間內所輸出能量的大小，單位為瓦（能量的大小，單位為瓦（W）或千瓦（）或千瓦（kW）。電池的功率決）。電池的功率決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。1）比功率）

25、比功率單位質量電池所能輸出的功率稱為比功率，單位為單位質量電池所能輸出的功率稱為比功率，單位為W/kg或或kW/kg。2）功率密度）功率密度單位體積電池所能輸出的功率稱為功率密度，單位為單位體積電池所能輸出的功率稱為功率密度，單位為W/ l或或kW/ l。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 18 頁6輸出效率輸出效率 動力電池作為能量存儲器，充電時把電能轉化為化學能儲存動力電池作為能量存儲器，充電時把電能轉化為化學能儲存起來，放電

26、時把電能釋放出來。在這個可逆的電化學轉換過起來，放電時把電能釋放出來。在這個可逆的電化學轉換過程中，有一定的能量損耗。通常用電池的容量效率和能量效程中，有一定的能量損耗。通常用電池的容量效率和能量效率來表示。率來表示。 1）容量效率）容量效率 容量效率是指電池放電時輸出的容量與充電時輸入的容量之容量效率是指電池放電時輸出的容量與充電時輸入的容量之比，即比，即 （2-1） 式中，式中， 為電池的容量效率；為電池的容量效率； 為電池放電時輸出的容量；為電池放電時輸出的容量； 為電池充電時輸入的容量。為電池充電時輸入的容量。%100充放CCc%100充放CCc%100充放CCc%100充放CCcc放

27、C充C規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 19 頁2）能量效率）能量效率 能量效率也稱電能效率，是指電池放電時輸出的能能量效率也稱電能效率，是指電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比，即量與充電時輸入的能量之比，即 （2-2） 式中，式中， 為電池的能量效率；為電池的能量效率； 為電池放電時輸出為電池放電時輸出的能量；的能量； 為電池充電時輸入的能量。為電池充電時輸入的能量。%100充放WWww放W充W規格嚴格 功夫到家（威海

28、）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 20 頁7自放電率自放電率 自放電率是指電池在存放期間容量的下降率，即電池無負荷自放電率是指電池在存放期間容量的下降率，即電池無負荷時自身放電使容量損失的速度。自放電率用單位時間容量降時自身放電使容量損失的速度。自放電率用單位時間容量降低的百分數表示，其表達式為低的百分數表示，其表達式為 自放電率自放電率 （2-3） 式中，式中， 為電池存儲前的容量（為電池存儲前的容量（Ah）；）； 為電池存儲后的容量為電池存儲后的容

29、量（Ah）；）； 為電池存儲的時間，常用天、月計算。為電池存儲的時間，常用天、月計算。 %100TCCCabaaCbCT規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 21 頁8放電速率（放電率）放電速率（放電率）電池放電電流的大小常用電池放電電流的大小常用“放電倍率放電倍率”表示，即電池的放電表示，即電池的放電倍率用放電時間表示或者說以一定的放電電流放完額定容量所倍率用放電時間表示或者說以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數來表示，由此可

30、見，放電時間越短，即放電倍率越需的小時數來表示，由此可見，放電時間越短，即放電倍率越高，則放電電流越大。高，則放電電流越大。放電倍率等于額定容量與放電電流之比。根據放電倍率的大放電倍率等于額定容量與放電電流之比。根據放電倍率的大小，可分為低倍率（小，可分為低倍率（7.0C）。）。例如：某電池的額定容量為例如：某電池的額定容量為20Ah，若用，若用4A電流放電，則放電流放電，則放完完20Ah的額定容量需用的額定容量需用5h，也就是說以，也就是說以5倍率放電，用符號倍率放電，用符號C/5或或0.2C表示，為低倍率。表示，為低倍率。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE

31、OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 22 頁9使用壽命使用壽命使用壽命是指電池在規定條件下的有效壽命期限。電池發生使用壽命是指電池在規定條件下的有效壽命期限。電池發生內部短路或損壞而不能使用，以及容量達不到規范要求時電池內部短路或損壞而不能使用，以及容量達不到規范要求時電池使用失效，這時電池的使用壽命終止。使用失效，這時電池的使用壽命終止。電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指電電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指電池可供使用的時間，包括電池的存放時間。使用周期是指電池池

32、可供使用的時間，包括電池的存放時間。使用周期是指電池可供重復使用的次數。可供重復使用的次數。除此之外，成本也是一個重要的指標。電動汽車發展的瓶頸除此之外，成本也是一個重要的指標。電動汽車發展的瓶頸之一就是電池價格高。之一就是電池價格高。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 23 頁電動汽車對動力電池的要求主要有：電動汽車對動力電池的要求主要有：（1）比能量高）比能量高為了提高電動汽車的續駛里程，要求電動汽車上的動力電池為了提高電動汽

33、車的續駛里程，要求電動汽車上的動力電池盡可能儲存多的能量，但電動汽車又不能太重，其安裝電池的盡可能儲存多的能量，但電動汽車又不能太重，其安裝電池的空間也有限，這就要求電池具有高的比能量；空間也有限，這就要求電池具有高的比能量； （2）比功率大）比功率大為了能使電動汽車在加速行駛、爬坡能力和負載行駛等方面為了能使電動汽車在加速行駛、爬坡能力和負載行駛等方面能與燃油汽車相競爭，就要求電池具有高的比功率；能與燃油汽車相競爭，就要求電池具有高的比功率；規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEER

34、ING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 24 頁(3) 循環壽命長。循環壽命越長，則電池在正常使用周期內支循環壽命長。循環壽命越長，則電池在正常使用周期內支撐電動汽車行駛的里程數就越多，有助于降低車輛使用期內的撐電動汽車行駛的里程數就越多，有助于降低車輛使用期內的運行成本。運行成本。(4) 均勻一致性好。對于電動汽車而言，電池組的工作電壓大均勻一致性好。對于電動汽車而言，電池組的工作電壓大多均應達到數百伏，這就要求至少有幾十到上百只電池的串聯。多均應達到數百伏，這就要求至少有幾十到上百只電池的串聯。為達到設計容量要求，有時甚至需要更多的單體并聯。由于電為達到設計容量要求，有時甚至需要

35、更多的單體并聯。由于電池組的使用性能會受到性能最差的某些單節電池的制約，因此池組的使用性能會受到性能最差的某些單節電池的制約，因此設計上要求各電池單體在容量、內阻、功率特性和循環特性等設計上要求各電池單體在容量、內阻、功率特性和循環特性等方面具有高度的均勻一致性。方面具有高度的均勻一致性。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 25 頁 (5) 高低溫性能好、環境適應性強。電動汽車作為一種交通高低溫性能好、環境適應性強。電動汽車作為一

36、種交通工具，要求電池不僅能在北方冬天極冷的氣溫下，而且能在南工具，要求電池不僅能在北方冬天極冷的氣溫下，而且能在南方夏天炎熱環境中長期穩定地工作。在最惡劣的氣候條件下，方夏天炎熱環境中長期穩定地工作。在最惡劣的氣候條件下，電池的工作溫度可能要從電池的工作溫度可能要從40變到變到60，甚至，甚至80。因此，。因此，要求電池應當具有良好的高低溫特性。要求電池應當具有良好的高低溫特性。(6) 安全性好。能夠有效避免因泄漏、短路、撞擊、顛簸等引安全性好。能夠有效避免因泄漏、短路、撞擊、顛簸等引起的起火或爆炸等危險事故發生，確保汽車在正常行駛或非正起的起火或爆炸等危險事故發生，確保汽車在正常行駛或非正常

37、行駛過程中的安全。常行駛過程中的安全。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 26 頁 (7) 價格低廉。包括材料來源豐富，電池制造成本價格低廉。包括材料來源豐富，電池制造成本低，以使降低整車價格，提高電動汽車的市場競爭力。低，以使降低整車價格，提高電動汽車的市場競爭力。(8) 綠色、環保。要求電池制作的材料與環境友好、綠色、環保。要求電池制作的材料與環境友好、無二次污染，并可再生利用。無二次污染，并可再生利用。規格嚴格 功夫到家（威

38、海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 27 頁規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 28 頁目前，雖然有些電池的性能參數已經超過了開發目標，但距目前，雖然有些電池的性能參數已經超過了開發目標，但距離大規模推廣應用還有很多問題需要解決，電動汽車動力電池離大規模推廣應用還有很多問題需要解決，電動汽

39、車動力電池普遍存在安全性得不到保障、電池容量滿足不了續駛里程的需普遍存在安全性得不到保障、電池容量滿足不了續駛里程的需要、電池循環壽命短、電池質量和尺寸較大、電池價格昂貴等，要、電池循環壽命短、電池質量和尺寸較大、電池價格昂貴等，這些問題都有待進一步解決。這些問題都有待進一步解決。2010年，工信部頒發了先進動力電池系統規格和等級：工作年，工信部頒發了先進動力電池系統規格和等級：工作溫度：溫度：-2055；儲存和運輸溫度：；儲存和運輸溫度：-4080；比能量；比能量90Wh/kg（以電池包總體計）；最大放電倍率（以電池包總體計）；最大放電倍率5C；最大充；最大充電倍率電倍率3C；循環壽命；循環

40、壽命2000次（單體），次（單體），1200次（系統）。次（系統）。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 29 頁2.2.1 電動汽車用鉛酸蓄電池的發展動態電動汽車用鉛酸蓄電池的發展動態鉛酸蓄電池的應用歷史最長，也是最成熟、成本售價最低廉鉛酸蓄電池的應用歷史最長，也是最成熟、成本售價最低廉的蓄電池。它已實現大批量生產，但比能量低，所占的質量的蓄電池。它已實現大批量生產，但比能量低，所占的質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短，自放電

41、率高，循環和體積太大，且一次充電行駛里程較短，自放電率高，循環壽命低，不適合現代電動汽車發展的需要。壽命低，不適合現代電動汽車發展的需要。隨著鉛酸蓄電池技術的發展，適合電動汽車使用的各種新型隨著鉛酸蓄電池技術的發展，適合電動汽車使用的各種新型鉛酸蓄電池不斷出現，其性能不斷提高。尤其是第三代閥控鉛酸蓄電池不斷出現，其性能不斷提高。尤其是第三代閥控式密封鉛酸蓄電池式密封鉛酸蓄電池(valve-regulated lead acid battery，VRLA)，比能量達到，比能量達到50Wh/kg，比功率達到，比功率達到500W/kg，循環，循環壽命大于壽命大于900次。次。規格嚴格 功夫到家（威海

42、）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 30 頁VRLA蓄電池具有下列結構特點：蓄電池具有下列結構特點：（1）用新板柵材料，負極板柵采用鉛）用新板柵材料，負極板柵采用鉛鈣合金，以提高析鈣合金，以提高析氫過電位，正極板柵用鉛基多元合金，用于改善點特性。氫過電位，正極板柵用鉛基多元合金，用于改善點特性。（2）改變正、負極板活性物質電化當量配比，設計為以負）改變正、負極板活性物質電化當量配比，設計為以負極板容量相對于正極板過剩。極板容量相對于正極板過剩。（3）電池

43、為貧液設計。電池蓋上裝單向節流閥，使電池處）電池為貧液設計。電池蓋上裝單向節流閥，使電池處于密封狀態，遇到異常情況時排氣閥打開排出氣體。于密封狀態，遇到異常情況時排氣閥打開排出氣體。經過技術改進的經過技術改進的VRLA蓄電池具有下列新功能：無酸霧逸出；蓄電池具有下列新功能：無酸霧逸出；無需定期進行補水；比能量大；自放電小；浮充壽命長。目前，無需定期進行補水；比能量大；自放電小；浮充壽命長。目前，這種蓄電池已應用在輕度混合的混合動力汽車上。這種蓄電池已應用在輕度混合的混合動力汽車上。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF

44、AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 31 頁世界各國的電動汽車用新型世界各國的電動汽車用新型VRLA鉛酸蓄電池進展如下：鉛酸蓄電池進展如下：（1）日本公司開發的電動汽車用新型）日本公司開發的電動汽車用新型VRLA蓄電池，其電蓄電池，其電壓規格有單體壓規格有單體2V和和4V，采用貧液式和極板水平設計。板間距，采用貧液式和極板水平設計。板間距很小，不會出現電解液分層，脫落物質向下移動有極板擋住，很小，不會出現電解液分層，脫落物質向下移動有極板擋住，電池底部無脫落物堆積。電池底部無脫落物堆積。（2）德國陽光公司的電動汽車用鉛酸蓄電池采用膠體電解）德

45、國陽光公司的電動汽車用鉛酸蓄電池采用膠體電解質設計，經檢測其質設計，經檢測其6V、160Ah電池的預期壽命可達到電池的預期壽命可達到4年，年，具有熱容量大、溫升小等優點。具有熱容量大、溫升小等優點。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 32 頁（3）美國）美國Arias公司于公司于1994年推出雙極性電動車用鉛酸蓄年推出雙極性電動車用鉛酸蓄電池，其結構技術獨特。這種電池的工作電流只垂直于電極電池，其結構技術獨特。這種電池的工作電流只

46、垂直于電極平面而通過薄的雙電極，所以具有極小的歐姆電阻。平面而通過薄的雙電極，所以具有極小的歐姆電阻。（4）美國）美國BPC公司開發的雙極性電動車用鉛酸蓄電池技術公司開發的雙極性電動車用鉛酸蓄電池技術參數為：組合電壓為參數為：組合電壓為180V，電池容量為，電池容量為60Ah，放電率比能量，放電率比能量為為50Wh/kg，循環壽命可達到，循環壽命可達到1000次。次。（5）瑞典）瑞典OPTIMA公司推出的卷式電動車用鉛酸蓄電池，公司推出的卷式電動車用鉛酸蓄電池，產品容量為產品容量為56Ah，啟動功率可達到，啟動功率可達到95kW，比普通的，比普通的195Ah的的VRLA蓄電池啟動功率還要大，而

47、體積小蓄電池啟動功率還要大，而體積小1/4。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 33 頁目前我國鉛酸蓄電池技術的研究主要集中在三個方面，一是目前我國鉛酸蓄電池技術的研究主要集中在三個方面，一是鉛酸蓄電池的基礎研究，包括近年來發展的許多鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池的基礎研究，包括近年來發展的許多鉛酸蓄電池新技術新技術泡沫炭板柵、泡沫鉛板柵、新型負極添加劑、超泡沫炭板柵、泡沫鉛板柵、新型負極添加劑、超級電池新技術、鉛碳電池新技術、雙極陶瓷隔膜

48、電池等；二級電池新技術、鉛碳電池新技術、雙極陶瓷隔膜電池等；二是鉛酸蓄電池環境治理和職業衛生，鉛酸蓄電池生產中的污是鉛酸蓄電池環境治理和職業衛生，鉛酸蓄電池生產中的污染是有治理技術的，也是能夠治理的；三是鉛酸蓄電池的具染是有治理技術的，也是能夠治理的；三是鉛酸蓄電池的具體應用。體應用。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 34 頁目前我國鉛酸蓄電池未來努力方向是：延壽、摘帽、加力。目前我國鉛酸蓄電池未來努力方向是：延壽、摘帽、加力。

49、延長壽命是鉛酸蓄電池節能減排的最有效途徑。未來人類依賴延長壽命是鉛酸蓄電池節能減排的最有效途徑。未來人類依賴的是可再生能源，必須要通過規模儲能來調節可再生能源的連的是可再生能源，必須要通過規模儲能來調節可再生能源的連續性和穩定性，就迫切需要長壽命電池，這樣才能最有效地降續性和穩定性，就迫切需要長壽命電池，這樣才能最有效地降低蓄電池成本，推動可再生能源的發展。二是要摘掉污染的帽低蓄電池成本，推動可再生能源的發展。二是要摘掉污染的帽子。要嚴格控制生產許可證的發放，以高度的社會責任心，舍子。要嚴格控制生產許可證的發放，以高度的社會責任心，舍得必要的投入來治理污染，那些只搬遷工廠而不治理污染的做得必要

50、的投入來治理污染，那些只搬遷工廠而不治理污染的做法很不好。鉛酸蓄電池的污染還發生在落后的冶煉和廢舊電池法很不好。鉛酸蓄電池的污染還發生在落后的冶煉和廢舊電池的再生中，一些有效的新的回收技術應當加以很好的工程化和的再生中，一些有效的新的回收技術應當加以很好的工程化和產業化。三是要提高比功率、比能量和其他性能。產業化。三是要提高比功率、比能量和其他性能。 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 35 頁1鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池的分類

51、鉛酸蓄電池分免維護鉛酸蓄電池和閥控密封式鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池分免維護鉛酸蓄電池和閥控密封式鉛酸蓄電池。1）免維護鉛酸蓄電池）免維護鉛酸蓄電池 免維護鉛酸蓄電池由于自身結構上的優勢，電解液的消耗量免維護鉛酸蓄電池由于自身結構上的優勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它具有耐震、非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通鉛耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通鉛酸蓄電池的兩倍。酸蓄電池的兩倍。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL

52、OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 36 頁（2）閥控密封式鉛酸蓄電池）閥控密封式鉛酸蓄電池 閥控密封式鉛酸蓄電池在使用期間不用加酸加水維閥控密封式鉛酸蓄電池在使用期間不用加酸加水維護，電池為密封結構，不會漏酸，也不會排酸霧，電護，電池為密封結構，不會漏酸，也不會排酸霧，電池蓋子上設有溢氣閥（也叫安全閥），該閥的作用是池蓋子上設有溢氣閥（也叫安全閥），該閥的作用是當電池內部氣體量超過一定值，即當電池內部氣壓升當電池內部氣體量超過一定值，即當電池內部氣壓升高到一定值時，溢氣閥自動打開，排出氣體，然后自高到一定值時，溢氣閥自動打開，排出氣體

53、，然后自動關閉，防止空氣進入電池內部。動關閉，防止空氣進入電池內部。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 37 頁閥控密封式鉛酸蓄電池分為閥控密封式鉛酸蓄電池分為AGM和和GEL（膠體）電池兩種：（膠體）電池兩種：（1）AGM采用吸附式玻璃纖維棉（采用吸附式玻璃纖維棉（Absorbed Glass Mat）作隔膜，電解液吸附在極板和隔膜中，電池內無流動的電解液，作隔膜，電解液吸附在極板和隔膜中，電池內無流動的電解液，電池可以立放工作

54、，也可以臥放工作；電池可以立放工作，也可以臥放工作；（2）膠體（）膠體（GEL）SiO2作凝固劑，電解液吸附在極板和膠作凝固劑，電解液吸附在極板和膠體內，一般立放工作。無特殊說明，皆指體內，一般立放工作。無特殊說明，皆指AGM電池。電池。電動汽車使用的動力電池一般是閥控密封式鉛酸蓄電池。電動汽車使用的動力電池一般是閥控密封式鉛酸蓄電池。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 38 頁鉛酸蓄電池由正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部

55、鉛酸蓄電池由正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。極板是鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質分組成。極板是鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質是二氧化鉛，負極板上的活性物質為海綿狀純鉛。隔板是隔離是二氧化鉛，負極板上的活性物質為海綿狀純鉛。隔板是隔離正、負極板，防止短路；作為電解液的載體，能夠吸收大量的正、負極板，防止短路；作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起動促進離子良好擴散的作用；它還是正極板產生的電解液，起動促進離子良好擴散的作用；它還是正極板產生的氧氣到達負極板的氧氣到達負極板的“通道通道”，以順利建立氧循環，減少水的損，以順利建立氧循環，減少水的損失。電解液由

56、蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，主要作用失。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，主要作用是參與電化學反應，是鉛酸蓄電池的活性物質之一。電池槽中是參與電化學反應，是鉛酸蓄電池的活性物質之一。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于電化學反應，正、負極板間會裝入一定密度的電解液后，由于電化學反應，正、負極板間會產生約為產生約為2.1V的電動勢。的電動勢。 溢氣閥位于電池頂部，起動安全、溢氣閥位于電池頂部，起動安全、密封、防爆等作用。密封、防爆等作用。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGIN

57、EERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 39 頁圖2.1 鉛酸蓄電池的基本結構 規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 40 頁1鉛酸蓄電池的優點鉛酸蓄電池的優點 （1）除鋰離子電池外，鉛酸蓄電池的電壓最高，為）除鋰離子電池外，鉛酸蓄電池的電壓最高，為2. 0V；（2）價格低廉；）價格低廉；（3）可制成小至）可制成小至lAh大至幾千大至幾千Ah的各種尺寸和結構的蓄電的各種尺寸和結構的蓄電池；池；（4）高倍率放電性能良好

58、，可用于引擎啟動；）高倍率放電性能良好，可用于引擎啟動；（5）高低溫性能良好，可在）高低溫性能良好，可在-4060條件下工作；條件下工作；（6）電能效率高達）電能效率高達60%；（7）易于浮充使用，沒有）易于浮充使用，沒有“記憶記憶”效應；效應； （8）易于識別荷電狀態。）易于識別荷電狀態。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 41 頁2鉛酸蓄電池的缺點鉛酸蓄電池的缺點（1）比能量低，在電動汽車中所占的質量和體積較）比能量低，在電動

59、汽車中所占的質量和體積較大，一次充電行駛里程短；大，一次充電行駛里程短；（2）使用壽命短，使用成本高；）使用壽命短，使用成本高；（3）充電時間長；）充電時間長；（4）鉛是重金屬，存在污染）鉛是重金屬，存在污染 。規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 42 頁 鉛酸蓄電池使用時，把化學能轉換為電能的過程叫放電。鉛酸蓄電池使用時，把化學能轉換為電能的過程叫放電。在使用后，借助于直流電在電池內進行化學反應，把電能轉在使用后，借助于直流電在

60、電池內進行化學反應，把電能轉變為化學能而儲蓄起來，這種蓄電過程叫做充電。鉛酸蓄電變為化學能而儲蓄起來，這種蓄電過程叫做充電。鉛酸蓄電池是酸性蓄電池，其化學反應式為池是酸性蓄電池，其化學反應式為 充電時，把鉛板分別和直流電源的正、負極相連，進行充充電時，把鉛板分別和直流電源的正、負極相連，進行充電電解，陰極的還原反應為電電解，陰極的還原反應為 OHPbSOSOHPbO2442244SOPbe2PbSO規格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術