Τι είναι μια μπαταρία ισχύος;
Η τεχνολογία μπαταριών είναι μια σπουδαία εφεύρεση με υπέροχη και μακρά ιστορία. The English"Battery" της μπαταρίας εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 1749. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Αμερικανό εφευρέτη Benjamin Franklin όταν χρησιμοποίησε μια σειρά από πυκνωτές για τη διεξαγωγή ηλεκτρικών πειραμάτων. . Χρησιμοποίησε αραιό θειικό οξύ ως ηλεκτρολύτη για να λύσει το πρόβλημα πόλωσης της μπαταρίας και παρήγαγε την πρώτη μη πολωμένη μπαταρία ψευδαργύρου-χαλκού που μπορεί να διατηρήσει ένα ισορροπημένο ρεύμα, επίσης γνωστή ως μπαταρία Daniel""
Το 1860, ο Plante της Γαλλίας' εφηύρε μια μπαταρία που χρησιμοποιεί μόλυβδο ως ηλεκτρόδιο, η οποία είναι επίσης ο προκάτοχος μιας μπαταρίας αποθήκευσης. Την ίδια στιγμή, ο Lakeland της Γαλλίας' εφηύρε την μπαταρία άνθρακα-ψευδαργύρου, φέρνοντας την τεχνολογία μπαταριών στον τομέα των ξηρών μπαταριών.
Η εμπορική χρήση της τεχνολογίας μπαταριών ξεκίνησε με ξηρές μπαταρίες. Εφευρέθηκε από τον Βρετανό Hellerson το 1887 και παρήχθη μαζικά στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1896. Ταυτόχρονα, ο Thomas Edison ανακάλυψε την επαναφορτιζόμενη μπαταρία σιδήρου-νικελίου το 1890, η οποία πραγματοποιήθηκε επίσης το 1910. Εμπορευματοποιήθηκε η μαζική παραγωγή.
Από τότε, χάρη στην εμπορευματοποίηση, η τεχνολογία μπαταριών εγκαινίασε μια εποχή ταχείας προόδου. Ο Thomas Edison εφηύρε τις αλκαλικές μπαταρίες το 1914, οι Schlecht και Akermann εφηύραν πυροσυσσωματωμένες πλάκες για μπαταρίες νικελίου-καδμίου το 1934 και ο Neumann ανέπτυξε σφραγισμένο νικέλιο το 1947. Μπαταρίες καδμίου, Lew Urry (Energizer) στην εταιρεία e99 της εταιρείας μας. αλκαλικές μπαταρίες.
Μετά την είσοδο στη δεκαετία του 1970, η τεχνολογία των μπαταριών επηρεάστηκε από την ενεργειακή κρίση και σταδιακά αναπτύχθηκε προς την κατεύθυνση της φυσικής ισχύος. Εκτός από τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας των ηλιακών κυψελών που εμφανίστηκε το 1954, οι μπαταρίες λιθίου και οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου εφευρέθηκαν σταδιακά και διατέθηκαν στο εμπόριο.
Τι είναι μια μπαταρία ισχύος; Η διαφορά μεταξύ αυτού και των συνηθισμένων μπαταριών
Η πηγή ενέργειας των οχημάτων νέας ενέργειας βασίζεται γενικά κυρίως σε μπαταρίες ισχύος. Η μπαταρία τροφοδοσίας είναι στην πραγματικότητα ένα είδος πηγής ενέργειας που παρέχει την πηγή ενέργειας για τη μεταφορά. Οι κύριες διαφορές μεταξύ αυτού και των συνηθισμένων μπαταριών είναι:
1. Διαφορετική φύση
Η μπαταρία ισχύος αναφέρεται στη μπαταρία που παρέχει ενέργεια για τη μεταφορά, γενικά σε σχέση με τη μικρή μπαταρία που παρέχει ενέργεια για φορητό ηλεκτρονικό εξοπλισμό. ενώ η συνηθισμένη μπαταρία είναι ένα είδος μετάλλου λιθίου ή κράματος λιθίου ως υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου, χρησιμοποιώντας μη υδατικό διάλυμα ηλεκτρολύτη Η κύρια μπαταρία είναι διαφορετική από την μπαταρία ιόντων λιθίου και την μπαταρία πολυμερούς ιόντων λιθίου.
Δύο, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι διαφορετική
Στην περίπτωση νέων μπαταριών, χρησιμοποιήστε έναν μετρητή αποφόρτισης για να ελέγξετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας. Γενικά, η χωρητικότητα των μπαταριών ισχύος είναι περίπου 1000-1500 mAh. ενώ η χωρητικότητα των συνηθισμένων μπαταριών είναι πάνω από 2000mAh και μερικές μπορεί να φτάσουν τα 3400mAh.
Τρία, η ισχύς εκφόρτισης είναι διαφορετική
Μια μπαταρία ισχύος 4200 mAh μπορεί να αποφορτίσει την ισχύ σε λίγα λεπτά, αλλά οι συνηθισμένες μπαταρίες δεν μπορούν να το κάνουν καθόλου, επομένως η χωρητικότητα εκφόρτισης των συνηθισμένων μπαταριών είναι εντελώς ασύγκριτη με τις μπαταρίες ισχύος. Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ μιας μπαταρίας ισχύος και μιας συνηθισμένης μπαταρίας είναι η μεγάλη ισχύς εκφόρτισης και η υψηλή ειδική ενέργεια. Δεδομένου ότι η μπαταρία τροφοδοσίας χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή ενέργειας του οχήματος, έχει μεγαλύτερη ισχύ εκφόρτισης από τις συνηθισμένες μπαταρίες.
Τέσσερις, διαφορετικές εφαρμογές
Οι μπαταρίες που παρέχουν κινητήρια ισχύ για ηλεκτρικά οχήματα ονομάζονται μπαταρίες ισχύος, συμπεριλαμβανομένων των παραδοσιακών μπαταριών μολύβδου-οξέος, των μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου και της αναδυόμενης μπαταρίας ιόντων λιθίου, οι οποίες χωρίζονται σε μπαταρίες ισχύος τύπου ισχύος (υβριδικά οχήματα) και μπαταρίες ενέργειας τύπου ενέργειας (καθαρά ηλεκτρικά οχήματα). Οι μπαταρίες λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά προϊόντα ευρείας κατανάλωσης, όπως κινητά τηλέφωνα και φορητοί υπολογιστές, αναφέρονται γενικά ως μπαταρίες λιθίου για να διακρίνονται από τις μπαταρίες ισχύος που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα.
Οι τρέχοντες κύριοι τύποι μπαταριών ισχύος
Η τεχνολογία μπαταριών μολύβδου-οξέος, η τεχνολογία μπαταριών νικελίου-υδρογόνου, η τεχνολογία κυψελών καυσίμου και η τεχνολογία μπαταριών λιθίου εξακολουθούν να είναι οι κύριες τεχνολογίες στην αγορά.
Μπαταρίες μολύβδου-οξέος
Η μπαταρία μολύβδου-οξέος έχει τη μεγαλύτερη ιστορία εφαρμογής και την πιο ώριμη τεχνολογία. Είναι η μπαταρία με το χαμηλότερο κόστος και τιμή, και έχει πετύχει μαζική παραγωγή. Μεταξύ αυτών, η σφραγισμένη μπαταρία μολύβδου-οξέος με ρυθμιζόμενη βαλβίδα (VRLA) έγινε κάποτε μια σημαντική μπαταρία τροφοδοσίας οχήματος, η οποία χρησιμοποιήθηκε στα EV και HEV που αναπτύχθηκαν από πολλές ευρωπαϊκές και αμερικανικές εταιρείες αυτοκινήτων, όπως οι Saturn και EVI που αναπτύχθηκαν από την GM στο τη δεκαετία του 1980 και του 1990, αντίστοιχα. Ηλεκτρικά αυτοκίνητα κ.λπ.
Ωστόσο, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν χαμηλή ειδική ενέργεια, μικρή διάρκεια ζωής της μπαταρίας, υψηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης και χαμηλή διάρκεια ζωής. Η κύρια πρώτη ύλη τους ο μόλυβδος είναι βαρύς και μπορεί να προκύψει περιβαλλοντική ρύπανση από βαρέα μέταλλα κατά την παραγωγή και την ανακύκλωση. Επομένως, επί του παρόντος, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος χρησιμοποιούνται κυρίως για συσκευές ανάφλεξης κατά την εκκίνηση των αυτοκινήτων και για μικρό εξοπλισμό όπως ηλεκτρικά ποδήλατα.
Μπαταρίες NiMH
Οι μπαταρίες Ni/MH έχουν καλή αντοχή σε υπερφόρτιση και υπερφόρτιση. Δεν υπάρχει πρόβλημα ρύπανσης από βαρέα μέταλλα και δεν θα υπάρξει αύξηση ή μείωση του ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας, γεγονός που μπορεί να επιτύχει σφραγισμένο σχεδιασμό και χωρίς συντήρηση. Σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος και τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, οι μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου έχουν υψηλότερη ειδική ενέργεια, ειδική ισχύ και διάρκεια ζωής κύκλου.
Το μειονέκτημα είναι ότι η μπαταρία έχει κακή επίδραση μνήμης και με την πρόοδο του κύκλου φόρτισης και εκφόρτισης, το κράμα αποθήκευσης υδρογόνου χάνει σταδιακά την καταλυτική του ικανότητα και η εσωτερική πίεση της μπαταρίας θα αυξηθεί σταδιακά, γεγονός που επηρεάζει τη χρήση του μπαταρία. Επιπλέον, η ακριβή τιμή του μετάλλου νικελίου οδηγεί επίσης σε υψηλότερο κόστος.
Όσον αφορά τα βασικά υλικά, οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου αποτελούνται κυρίως από θετικό ηλεκτρόδιο, αρνητικό ηλεκτρόδιο, διαχωριστή και ηλεκτρολύτη. Το θετικό ηλεκτρόδιο είναι το ηλεκτρόδιο νικελίου (Ni(OH)2). το αρνητικό ηλεκτρόδιο γενικά χρησιμοποιεί υδρίδιο μετάλλου (MH). ο ηλεκτρολύτης είναι κυρίως υγρός και το κύριο συστατικό είναι το υδρογόνο. Οξείδιο του καλίου (KOH). Επί του παρόντος, η ερευνητική εστίαση της μπαταρίας νικελίου-υδρογόνου είναι κυρίως στα θετικά και αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων και η τεχνολογική έρευνα και ανάπτυξη είναι σχετικά ώριμη.
Οι μπαταρίες Ni-MH για οχήματα έχουν παραχθεί και χρησιμοποιηθεί μαζικά και είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος μπαταριών οχημάτων στην ανάπτυξη υβριδικών οχημάτων. Ο πιο χαρακτηριστικός εκπρόσωπος είναι το Toyota Prius, το οποίο είναι σήμερα το μεγαλύτερο υβριδικό όχημα μαζικής παραγωγής. Η PEVE, μια κοινοπραξία μεταξύ της Toyota και της Panasonic, είναι σήμερα ο μεγαλύτερος κατασκευαστής μπαταριών νικελίου-υδρογόνου στον κόσμο'.
Τώρα που οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου έχουν αποσυρθεί από τις τάξεις των βασικών μπαταριών ισχύος, γιατί η Toyota μένει στο στρατόπεδο μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου;
Αυτό πρέπει να μιλήσει για το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της μπαταρίας Ni-MH: σούπερ ανθεκτικότητα!
Κάποτε τα διάσημα αμερικανικά μέσα ενημέρωσης αυτοκινήτου διεξήγαγαν μια συγκριτική δοκιμή σε ένα Prius πρώτης γενιάς που είχε χρησιμοποιηθεί για δέκα χρόνια. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι μετά από 10 χρόνια οδήγησης 330.000 χιλιομέτρων για το μοντέλο Prius πρώτης γενιάς με μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου, συγκρίνοντάς το με τα δεδομένα του νέου αυτοκινήτου, τόσο η απόδοση κατανάλωσης όσο και η απόδοση ισχύος παραμένουν στα ίδια επίπεδα. Το υβριδικό σύστημα και η μπαταρία Ni-MH εξακολουθούν να λειτουργούν κανονικά.
Επιπλέον, ακόμη και μετά από 330.000 χιλιόμετρα σε δέκα χρόνια χρήσης, αυτό το Prius πρώτης γενιάς δεν είχε ποτέ κανένα πρόβλημα με τη μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Πριν από δέκα χρόνια, οι άνθρωποι αμφισβήτησαν την κατάσταση ότι η υποβάθμιση της χωρητικότητας της μπαταρίας θα επηρέαζε σε μεγάλο βαθμό την κατανάλωση καυσίμου και την απόδοση ισχύος. Δεν εμφανίστηκε ούτε' Από αυτή την άποψη, οι Ιάπωνες που ήταν πάντα αυστηροί και συντηρητικοί έχουν τους δικούς τους μοναδικούς λόγους για την αγάπη τους για τις μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου.
Η κυψέλη καυσίμου
Η κυψέλη καυσίμου είναι μια συσκευή παραγωγής ενέργειας που μετατρέπει άμεσα τη χημική ενέργεια στα καύσιμα και το οξειδωτικό σε ηλεκτρική ενέργεια. Καύσιμο και αέρας τροφοδοτούνται στην κυψέλη καυσίμου χωριστά και παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Από έξω έχει θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια και ηλεκτρολύτες κ.λπ., όπως μια μπαταρία, αλλά στην πραγματικότητα δεν μπορεί να"storage" αλλά ένα" εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας".
Σε σύγκριση με τις συνηθισμένες χημικές μπαταρίες, οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να συμπληρώσουν καύσιμο, συνήθως υδρογόνο. Ορισμένες κυψέλες καυσίμου μπορούν να χρησιμοποιούν μεθάνιο και βενζίνη ως καύσιμο, αλλά συνήθως περιορίζονται σε βιομηχανικές εφαρμογές όπως μονάδες παραγωγής ενέργειας και περονοφόρα ανυψωτικά. Η βασική αρχή μιας κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι η αντίστροφη αντίδραση της ηλεκτρόλυσης του νερού. Υδρογόνο και οξυγόνο παρέχονται στην άνοδο και την κάθοδο αντίστοιχα. Αφού το υδρογόνο διαχυθεί μέσω της ανόδου και αντιδράσει με τον ηλεκτρολύτη, τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται στην κάθοδο μέσω ενός εξωτερικού φορτίου.
Η αρχή λειτουργίας μιας κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι: η αποστολή αερίου υδρογόνου στην πλάκα ανόδου (αρνητικό ηλεκτρόδιο) της κυψέλης καυσίμου. Μετά τη δράση του καταλύτη (πλατίνα), ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο υδρογόνου διαχωρίζεται και το ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο) που έχει χάσει το ηλεκτρόνιο περνά μέσα από το πρωτόνιο. Η μεμβράνη ανταλλαγής φτάνει στην πλάκα καθόδου (θετικό ηλεκτρόδιο) της κυψέλης καυσίμου και τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν μέσα από τη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων. Αυτό το ηλεκτρόνιο μπορεί να περάσει μόνο από το εξωτερικό κύκλωμα για να φτάσει στην πλάκα καθόδου της κυψέλης καυσίμου, δημιουργώντας έτσι ρεύμα στο εξωτερικό κύκλωμα.
Αφού τα ηλεκτρόνια φτάσουν στην πλάκα καθόδου, ανασυνδυάζονται με άτομα οξυγόνου και ιόντα υδρογόνου για να σχηματίσουν νερό. Εφόσον το οξυγόνο που παρέχεται στην πλάκα καθόδου μπορεί να ληφθεί από τον αέρα, εφόσον η πλάκα ανόδου τροφοδοτείται συνεχώς με υδρογόνο, η πλάκα καθόδου τροφοδοτείται με αέρα και οι υδρατμοί αφαιρούνται εγκαίρως, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να είναι συνεχώς που παρέχεται.
Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την κυψέλη καυσίμου παρέχεται στον ηλεκτροκινητήρα μέσω μετατροπέων, ελεγκτών και άλλων συσκευών και στη συνέχεια οι τροχοί περιστρέφονται μέσω του συστήματος μετάδοσης, του κινητήριου άξονα κ.λπ., έτσι ώστε το όχημα να μπορεί να κινείται στο δρόμο. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά οχήματα, η απόδοση μετατροπής ενέργειας των οχημάτων κυψελών καυσίμου είναι τόσο υψηλή όσο 60 έως 80%, δηλαδή 2 έως 3 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κινητήρων εσωτερικής καύσης.
Το καύσιμο της κυψέλης καυσίμου είναι υδρογόνο και οξυγόνο και το προϊόν είναι καθαρό νερό. Δεν παράγει μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα, ούτε εκπέμπει θείο και σωματίδια. Επομένως, τα οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου είναι πραγματικά οχήματα μηδενικών εκπομπών και μηδενικής ρύπανσης, και το καύσιμο υδρογόνου είναι η τέλεια πηγή ενέργειας των οχημάτων!
