電動(dòng)汽車的基本概述及重要組成

1.蓄電池

鉛酸蓄電池廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車上，其主要原因是技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，可靠性好，單體額定電壓高(2.0V)。另外，輸出電流大以及良好的高、低溫性能等均適合電動(dòng)汽車使用。但是鉛酸蓄電池存在比能量低，充電時(shí)間長(zhǎng)，使用壽命較短等缺點(diǎn)。

鎳隔(Ni-Cb)電池比功率大，比能量高，可快速充電，使用壽命長(zhǎng)，抗電流沖擊能力強(qiáng)，工作溫度范圍寬(-40℃～85℃)，在較大的放電電流范圍內(nèi)電壓變化較小等，成為電動(dòng)汽車很具吸引力的電源。但是生產(chǎn)成本高(約為鉛酸電池的2～4倍)，單體額定電壓只有1.2V，重金屬鎘具有致癌性等，限制了它在電動(dòng)汽車上的廣泛應(yīng)用。

鎳氫(Ni-MH)電池與Ni-Cd電池有許多相同的特性，但由于無(wú)鎘，因此不存在重金屬污染問(wèn)題，被稱為綠色電池。批量生產(chǎn)的成本約為鉛酸電池的四倍。Ni-MH電池單體額定電壓為1.2V，其負(fù)電極為經(jīng)吸氫處理后的儲(chǔ)氫合金，正電極為氫氧化鎳，電解液為KOH溶液。

鈉硫(Na-S)電池有很高的比功率和比能量，但其工作溫度高，再加上鈉的活化性和腐蝕性，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須保證堅(jiān)固和安全。Na-S電池以熔融態(tài)鈉為負(fù)電極，熔融態(tài)硫?yàn)檎姌O，陶瓷β-Al2O3作電解質(zhì)，并作為離子傳導(dǎo)媒介和熔融態(tài)電極的隔離物，以避免電池自放電。

鋰離子(Li-Ion)電池自20世紀(jì)90年代初問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快。雖然目前鋰離子電池仍處于開發(fā)階段，但在Nissan　FEV、Nissan　Prairic　Joy和Altra等電動(dòng)汽車上都采用鋰離子電池。它具有單體額定電壓高，比能量和能量密度高和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是自放電率高。

2.燃料電池

燃料電池是燃料與氧化劑通過(guò)電極反應(yīng)將其化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。燃料電池不需要充電，只要外部不斷地供給燃料和氧化劑，就能連續(xù)穩(wěn)定地發(fā)電。電動(dòng)汽車用燃料電池的燃料為氫和甲醇，氧化劑為空氣。燃料電池具有比能量高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)工作量少以及能連續(xù)大功率供電等優(yōu)點(diǎn)。另外，燃料電池電動(dòng)汽車可達(dá)到與燃油汽車相同的續(xù)駛里程。(如下左圖)

根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、溶融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池五類。適于電動(dòng)汽車用的有堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池。在燃料電池中，燃料作負(fù)電極的工作物質(zhì)，在負(fù)電極發(fā)生氧化反應(yīng)；氧氣(空氣)作正電極的工作物質(zhì)，在正電極發(fā)生還原反應(yīng)。在堿性燃料電池中，氫氣和氧氣(空氣)分別吸附在用活性炭制成的電極上，并將兩個(gè)電極置于KOH電解液中，若接通外電路，便有電流流過(guò)負(fù)載。

使用鎳作為正電極的催化劑，鋰鎳氧化物作為負(fù)電極的催化劑，可以加速電池的反應(yīng)過(guò)程。質(zhì)子交換膜燃料電池使用固體隔膜作電解質(zhì)，隔膜夾在正、負(fù)電極之間，并以鉑作電極反應(yīng)的催化劑。