动力电池国内外发展现状与趋势.ppt

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其他动力与储能电池——超级电容器活性碳电极材料具有≥1200m2/g,电解液与多孔电极间的界面距离不到1nm,超级电容器电容值可以非常大。大多数超级电容器可以做到法拉级,一般其电容值范围为1~5000F!优势:劣势:能量密度太低,仅1-10Wh/kg功率密度高,充电时间短。超级电容的主要优缺点大多作为辅助电源,主要作为快速启动装置和能量制动回收装置超级电容续航里程太短,不能作为电动汽车主流电源。应用领域潜在动力与储能电池——燃料电池燃料电池(储能实质-发电厂)将燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能。1碱性燃料电池(AFC)2磷酸型燃料电池(PAFC)3熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)4固体氧化物燃料电池(SOFC)5质子交换膜燃料电池(PEMFC)燃料电池分类(按电解质不同)能量转换效率高;环保,污染低燃料使用范围广;规模及安装地点灵活负荷响应快,运行质量高潜在动力与储能电池——钠硫电池正极:液态硫和多硫化钠熔盐(液态)负极:熔融金属钠(液态)---填充在导电的多孔碳或石墨毡里电解质兼隔膜:Al2O3陶瓷材料(固态)钠硫电池充放电机理高比能量(理论760wh/kg;实际390wh/kg)高功率(放电电流密度可达200~300mA/cm2)充电速度快(满充30min)长寿命(15年;或2500~4500次)无污染,可回收(Na,S回收率近100%)无自放电现象,能量转化率高优势:不足:工作温度高,其工作温度在300~350度,电池工作时需要一定的加热保温;启动慢价格昂贵,万元/每度安全性差(日本蓄电站9月21日--10月5日大火)钠硫电池的应用应用范围(主要作为储能电池)电站负荷调平(即起削峰平谷作用)UPS应急电源不间断电源储能优势电动汽车移动电源优势钠硫电池有着高能量高功率的优势,在储能电源方面有很大优势,但作为电动汽车用或其他移动电源,因没有完全解决安全可靠性问题,不能显示其优越性。潜在动力与储能电池——液流电池(钒电池)液流电池一般称为氧化还原液流电池,正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池,简称钒电池.开路电压:1.5V(荷电100%)主要应用在储能领域研发费用大材料要求高比能量低工程周期长运行窍门多日本“新阳光计划”美国“DOE项目计划”欧洲“能源框架计划”中国863计划潜在动力与储能电池——锂空气电池负极:锂正极:空气电解液:LiOH溶液开路电压:2.91V理论比能量为11140Wh/kg4Li+2H2O+O2?4LiOH负极采用金属锂条,负极的电解液采用含有锂盐的有机电解液。中间设有用于隔开正极和负极的锂离子固体电解质膜。正极电解液使用碱性水溶性凝胶,与由微细化碳和廉价氧化物催化剂形成的正极组合致命缺陷——固体反应生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积,使电解液与空气的接触被阻断,从而导致放电停止。在负极(金属锂)一侧使用有机电解液,在正极(空气)一侧使用水性电解液。在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质膜,将两者隔开。这样便可防止电解液混合,并促进电池发生反应。科学家认为,锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍,可以提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电,因此这种电池可以更小、更轻。全球不少实验室都在研究这种技术,但如果没有重大突破,要想实现商用可能还需要10年锂硫电池电池是一类极具发展前景的高容量储能体系。以硫或含硫化合物为正极,锂或储锂材料为负极,以硫—硫键的断裂/生成来实现电能与化学能的相互转换的一类电池体系。放电时,锂离子从负极向正极迁移,正极活性物质的硫—硫键断裂,与锂离子生成Li2S;充电时,Li2S电解,释出的锂离子重新迁回负极,沉积为金属锂或者嵌入负极材料中。潜在动力与储能电池——锂硫电池能量密度高原材料成本低能源消耗少低毒理论能量密度可达2600Wh/kg虽然锂硫电池研究已经历经了几十年,并且在近10年时间取得了许多成果,但离实际应用还有不小距离应用与产业化情况全球主要锂电池生产区域分布中,日,韩全球锂电池的产值增长趋势锰酸锂电池在实验条件下,磷酸铁锂电池循环5000次后,剩余容量为84%,1C(1C表示电池一小时完全放电时电流强度)循环5000次后仍能保持80%以上的初始容量;三元锂电池循环3900次后,剩余容量只剩下66%,1C循环2500次后就下降到80%初始容量。相比起来磷酸锂电池的循环寿命要远远大于三元锂电池。此外,磷酸铁锂电池能量密度为120Wh/kg,已经基本达到理论极致,而三元电池的能量密度180Wh/kg,今后还有很大的

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