2021年公務(wù)員聯(lián)考常識積累:電池的分類
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電池的分類
在選購新能源汽車時,你是否了解新能源汽車的續(xù)航電池呢?電池對新能源汽車的性能有哪些影響?今天讓我們一起了解一下電池的那些事兒。
總體來說,汽車領(lǐng)域的電池有三大種類:化學(xué)電池、物理電池和生物電池。
化學(xué)電池
化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池,是目前應(yīng)用最廣泛的電池種類。
化學(xué)電池又可分為蓄電池及燃料電池。
1. 蓄電池,也叫二次電池,這是因為蓄電池在放電后,能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生,將電能儲存為化學(xué)能;需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。我們生活中手機(jī)的電池就屬于蓄電池。目前常用的車用蓄電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池等。
○ 鉛酸蓄電池的使用歷史已有100多年,曾廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車。它可靠性好、原材料易得、價格便宜;比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但鉛酸蓄電池比能量低,質(zhì)量和體積太大,一次充電行駛里程較短,使用壽命短,使用成本過高,不適應(yīng)未來新能源汽車發(fā)展需求。
○ 鎳氫電池,電池能量儲備大,重量更輕,使用壽命更長,并且對環(huán)境無污染,但制造成本太高,性能表現(xiàn)不是最優(yōu)。目前代表車型有:豐田prius、福特汽車Ford Escape、雪佛蘭Chevroiet Malibu等。
2. 燃料電池,是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置,是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。燃料電池有發(fā)電效率高,環(huán)境污染小,比能量高,噪音低,燃料范圍廣,可靠性高,易于建設(shè)等優(yōu)點,是公認(rèn)的最具有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。目前多用于航天飛行領(lǐng)域,民用商業(yè)化尚未實現(xiàn)。
物理電池
物理電池,以鋰電池為代表,是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池是目前電動汽車以及新能源汽車最常用的電池,其主要優(yōu)點包括:
?。?)能量比高,具有高儲存能量密度,是鉛酸蓄電池的6-7倍;
?。?)使用壽命長,使用壽命可達(dá)6年以上;
(3)具備高功率承受力;
?。?)自放電率很低;
?。?)重量輕,相同體積下重量約為鉛酸蓄電池的1/6-1/5。
?。?)高低溫適應(yīng)性強,可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用;
?。?)綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報廢,都不含有也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
目前在售電動汽車配備的鋰電池主要有鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池。
○ 鈷酸鋰電池,生產(chǎn)技術(shù)成熟,能量比高,但高溫狀態(tài)下穩(wěn)定性差。常用于筆記本電腦電池。代表車型是特斯拉MODEL S。
○ 磷酸鐵鋰電池,具有目前車用鋰電池中最好的穩(wěn)定性,但能量密度較小,不適應(yīng)低溫,因此磷酸鐵鋰電池應(yīng)用的車型不適合在北方行駛。代表車型有比亞迪e6、比亞迪秦、比亞迪唐等。
○ 三元鋰電池,相對于鈷酸鋰電池安全性更高,低溫時電池也更加穩(wěn)定,更適合未來新能源汽車電池的發(fā)展趨勢。但其電壓低,能量密度介于磷酸鐵鋰電池和鈷酸鋰電池之間。目前代表車型有北汽新能源EV200、北汽新能源EU260、特斯拉Model 3等。
這三類鋰電池雖然已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生活的各個領(lǐng)域,但均存在一定的安全性差問題,有發(fā)生爆炸的危險,如三星手機(jī)和蘋果手機(jī)均發(fā)生過電池爆炸事件;同時,鋰電池生產(chǎn)要求條件高,成本高,有些鋰電池對使用環(huán)境溫度還有限制,高溫或低溫都會有使用風(fēng)險。因此,開發(fā)使用效能更高、更加安全的電池依然是一項重要課題。
目前,除了以上三種常見電池以外,擁有更多優(yōu)勢的石墨烯電池逐漸進(jìn)入各大車企研發(fā)部門的視野。石墨烯電池,是鋰電池內(nèi)添加石墨烯,從而開發(fā)出的一種新能源電池。石墨烯電池充電時間短,可把數(shù)小時的充電時間壓縮至不到一分鐘,石墨烯成分可以幫助鋰電池降低產(chǎn)能時的熱量,達(dá)到減少能量損失,減少了熱量對電池的損害,從而提高了電池的使用壽命。但目前石墨烯電池成本昂貴,無法大規(guī)模應(yīng)用。
生物電池
生物電池,是指將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2013年科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以把細(xì)菌體表蛋白生成的能量收集起來作為電能。被譽為未來電動車電池的重要發(fā)展方向。目前生物電池技術(shù)多用于航天宇宙飛船供電,民用領(lǐng)域尚未實現(xiàn)。
刷題鞏固
鋰電池已廣泛用于手機(jī)和筆記本電腦等電子產(chǎn)品,鋰電池的優(yōu)點不包括( )
A. 能量密度高
B. 使用壽命長
C. 重量輕
D. 生產(chǎn)條件要求低、成本低
【解析】D。本題考查物理化學(xué)知識并選錯誤項。鋰電池的優(yōu)點:額定電壓高、能量密度高、重量輕、使用壽命相對較長、具備高功率承受力、自放電率很低、高低溫適應(yīng)性強、綠色環(huán)保。缺點:安全性差,有發(fā)生爆炸的危險;生產(chǎn)要求條件高,成本高。故鋰電池的優(yōu)點不包括生產(chǎn)條件要求低、成本低。因此,選擇D選項。