电车常用的电池组主要有以下几种:
铅酸蓄电池
- 原理:主要由正负极铅板、电解液等组成,依靠铅和硫酸的化学反应来实现充放电,充电时硫酸铅转化为海绵状铅和氧化铅,放电时则相反,反应式为。
- 优点:技术成熟,成本较低,原材料来源广泛,比功率能满足基本动力需求,资源回收率高。
- 缺点:比能量较低,体积和重量较大,循环寿命相对较短,深度充放电会影响寿命,长期充电不足或过度充电易出现极板硫化等问题。
- 应用:广泛应用于电动自行车,以及一些对成本敏感、续航要求不高的低速电动车、观光车等。
锂离子电池
- 三元锂电池
- 原理:以镍钴锰酸锂等为正极材料,石墨为负极材料,通过锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌来实现充放电。
- 优点:能量密度高,低温性能好,在寒冷环境下能保持较好的充放电性能和容量,循环寿命较长。
- 缺点:高温稳定性相对较差,安全性存在一定风险,成本较高。
- 应用:常见于新能源汽车,如北汽新能源EV200、EU260,特斯拉Model3等。
- 磷酸铁锂电池
- 原理:以磷酸铁锂为正极材料,充放电过程中锂离子在磷酸铁锂晶体结构中嵌入和脱出。
- 优点:安全性高,循环寿命长,高温稳定性好,充放电效率高。
- 缺点:能量密度相对较低,低温性能不如三元锂电池。
- 应用:广泛应用于对安全性要求较高的领域,如比亚迪e6、秦、唐等电动汽车。
镍氢电池
- 原理:以氢氧化镍为正极,储氢合金为负极,在充放电过程中,氢离子在正负极之间移动,电极反应为。
- 优点:比能量较高,比功率大,低温放电性能好,循环寿命长,无记忆效应,对环境友好。
- 缺点:成本较高,自放电率较大,能量密度提升空间有限。
- 应用:曾广泛应用于混合动力汽车,如丰田普锐斯、福特Escape等。
燃料电池
- 原理:将燃料(如氢气、甲醇等)和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能。以氢燃料电池为例,氢气在阳极催化剂作用下分解为氢离子和电子,氢离子通过质子交换膜到达阴极,电子通过外电路形成电流,在阴极氧气与氢离子、电子结合生成水。
- 优点:能量转化效率高,理论上可达60%-80%,零排放,噪音小,续航里程长,加氢时间短。
- 缺点:成本高昂,氢气的制取、储存和运输技术难度大,基础设施建设不足。
- 应用:主要应用于燃料电池电动汽车,如丰田Mirai、现代Nexo等。
此外,还有钠硫电池、空气电池、固态电池等也在电车领域有一定的研究和应用,但目前市场占有率相对较低。