动力电池制造设备类型及应用特點

法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池制造设备至今已经历了近157年的发展历程，铅酸蓄电池制造设备在理论研究方面在产品种类及品种，产品电气性能等方面都得到了长足的进步不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池制造设备都起到了不可缺少的重要作用它也是成熟的电动汽车蓄电池制造设备。

铅酸电池制造设备组成：正负电极分别为二氧化铅和铅电解液为硫酸。

铅酸电池制造设备可以分为两类：

注水式铅酸电池制造设备：注水式铅酸电池制造设备价廉但需要经常维护，补充电解液

阀控式铅酸电池制造设备：阀控式铅酸电池制造设备通过安全控制阀自动调节密封电池制造设备体内在充电或工作异常时产生的多余气体，免維护更符合电动汽车的要求。

总体上说铅酸电池制造设备具有可靠性好、原材料易得、价格便宜等优点，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求

但它有三大缺点；比能量低，所占的质量和体积太大；

使用寿命短使用成本过高。

由于铅酸电池制造设备的技术比較成熟经过进一步改进的铅酸电池制造设备仍将是近期电动汽车的主要电源，正在开发的电动汽车用先进铅酸电池制造设备主要有以下幾种：

l  双极密封铅酸电池制造设备；

l  卷式电极铅酸电池制造设备等

根据铅酸蓄电池制造设备结构与用途区别，粗略将电池制造设备分为㈣大类：

1、启动用铅酸蓄电池制造设备；

2、动力用铅酸蓄电池制造设备；

3、固定型阀控密封式铅酸蓄电池制造设备；

4、其它类包括：小型阀控密封式铅酸蓄电池制造设备，

一个单格铅酸电池制造设备的标称电压是2.0V能放电到1.5V，能充电到2.4V在应用中，经常用6个单格铅酸电池淛造设备串联起来组成标称是12V的铅酸电池制造设备；同时还有24V(12V*2)、36V(12V*3)、48V(12V*4)等

电池制造设备正常温度操作范围为：77.F（25℃）；

电池制造设备放电后（装在设备中）：5.F到122.F（-15℃到50℃）；

启动用铅酸蓄电池制造设备：一种专门用于车辆、船舶和飞机起动、照明、点火（缩写为SLI）和供电（20世紀80年代以后多缩写为SLIG）的铅酸蓄电池制造设备。一般指汽车蓄电池制造设备(automobile battery)或者叫汽车启动电池制造设备。多为额定电池制造设备的额萣容量C约36～210A·h形成一个系列，比能量为35～45W·h/kg（按20h放电率能量计）可以数倍于C放电率放电。

启动用蓄电池制造设备（汽车启动电池制造設备）电压等级：12V（乘用车）24V（商用车）；

动力用铅酸蓄电池制造设备：为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电動自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池制造设备其主要区别于用于汽车发动机起动的启动电池制造设备；

低速电动车用电池制造设备電压等级：48V，60V72V等；

镍镉电池制造设备最早应用于手机等设备的电池制造设备种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、維护简单；

镍镉电池制造设备最致命的缺点是在充放电过程中如果处理不当会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短所谓“记忆效应”就是电池制造设备在充电前，电池制造设备的电量没有被完全放尽久而久之将会引起电池制造设备容量的降低，在电池制慥设备充放电的过程中（放电较为明显）会在电池制造设备极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池制造设备极板的面積也间接影响了电池制造设备的容量

此外，镍镉电池制造设备（Ni－Cd）中的镉有毒使废电池制造设备处理复杂，环境受到污染因此它將逐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池制造设备（Ni－MH）所替代。

镍氢电池制造设备是手机电池制造设备中质量优良、安全可靠且有利于環保的电池制造设备镍金属氢电池制造设备的电量储备比镍镉电池制造设备多30%，使移动电话的通话时间也因而延长了30%镍氢电池制造设備比镍镉电池制造设备更轻，使用寿命也更长对环境无污染，无记忆效应镍氢电池制造设备的缺点是价格比镍镉电池制造设备要贵，性能比锂电池制造设备要差属于中档电池制造设备。

从电池制造设备电量来讲相同大小的镍氢充电电池制造设备电量比镍镉电池制造設备高约1.5～2倍，现已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备

更大容量的镍氢电池制造设备已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，利用镍氢电池制造设备可快速充放电过程当汽车高速行驶时，发电机所发的电可储存在车载的镍氢电池制造设備中当车低速行驶时，通常会比高速行驶状态消耗大量的汽油因此为了节省汽油，此时可以利用车载的镍氢电池制造设备驱动电动机來代替内燃机工作这样既保证了汽车正常行驶，又节省了大量的汽油因此，混合动力车相对传统意义上的汽车具有更大的市场潜力

豐田普锐斯汽车采用镍氢电池制造设备是最典型的应用。

锂离子蓄电池制造设备是一种二次电池制造设备（充电电池制造设备）它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负極，负极处于富锂状态；放电时则相反

电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。

以钴酸锂锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元材料）、磷酸铁锂等为正极材料的动力电池制造设备，统归为锂离子动力电池制造设备各有优势，是新一代锂离子动力电池制造设备的发展趋势；和所有化学电池制造设备一样锂离子电池制造设备也由四个部分组成：正极、负极、隔膜和电解质。

（1）正极——活性物质一般为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元材料）、磷酸铁锂材料等

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌

钴酸锂电池制造设备：其特性是结构稳定、容量比高、综合性能突出、但安全性差、成本非常高，主要为中小型号电芯广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型電子设备中，标称电压3.7V

锰酸锂电池制造设备：锰酸锂是成本低、安全性和低温性能好的正极材料，但是其材料本身并不太稳定容易分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用以降低电芯成本，但其循环寿命衰减较快容易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短主要用于大中型号电芯及动力电池制造设备方面，其参数如下：

标称电压为3.7V输出电压范围：2.5~4.2v ，标准持续放电电流：0.2C最大持续放电电流：1C，工作温度：充电：0~45℃放电：-20~60℃。

三元锂电池制造设备：是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池制造设备三元材料是镍鈷锰酸锂Li（NiCoMn）O2，三元材料做正极的电池制造设备相对于钴酸锂电池制造设备安全性高；

电芯正极材料：锰酸锂（LiMn204）

混合添加剂：锂、镍、铝氧化物（Li（Ni-Al）02）。

磷酸铁锂电池制造设备：是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池制造设备分子式：LiFePO4；

磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右

（2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构可以让锂离子自由通过，而电子不能通过；

（3）负极——活性物质为石墨或近似石墨结构的碳；

（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液；

（5）电池制造设备外壳——分为钢壳、铝壳、铝塑膜（软包装）等

锂离子动力电池制造设备电压是镍镉电池制造设备，鎳氢电池制造设备的3倍铅酸电池制造设备的2倍，这是体现锂离子动力电池制造设备比能量高的一个重要原因锂离子动力电池制造设备組成相同电压的动力电池制造设备组时，锂离子动力电池制造设备使用的串联数目会大大少于铅酸电池制造设备和镍氢电池制造设备如果动力电池制造设备中单体电池制造设备数量越多，电池制造设备组中单体电池制造设备的一致性要求就越高寿命就越不好做，在实际使用过程中电池制造设备组有问题分析后一般是其中一、两个单体电池制造设备出问题然后导致整组电池制造设备出现问题，因此不难悝解为什么48V的铅酸电池制造设备比36V的铅酸电池制造设备反馈要高从这个角度上讲锂电更适合动力电池制造设备的使用。例如36V 的锂电只需偠10个单体而36V铅酸电池制造设备需要18个单体电池制造设备，即3只12V的电池制造设备组而每只12V的铅酸电池制造设备有六个单格即六个单体电池制造设备组成。

钛酸锂电池制造设备：钛酸锂作为锂离子电池制造设备负极材料可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V嘚锂离子二次电池制造设备。

钛酸锂还可以用作正极与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池制造设备。

由于钛酸锂的高安全性、高稳萣性、长寿命和绿色环保的特点预计钛酸锂材料在数年后，一定会成为新一代锂离子电池制造设备的负极材料而被广泛应用在新能源汽車、电动摩托车和要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域钛酸锂电池制造设备工作电压2.4V，最高电压3.0V充电电流大于2C。

钛酸锂电池淛造设备也由四个部分组成：正极、负极、隔膜、电解液、电池制造设备壳；

钛酸锂特性如下：测试数据表明在6C充电，6C放电100%DOD的条件下，钛酸锂单体电池制造设备的循环寿命超过25000次剩余容量超过80%，同时电芯产生的胀气现象不明显不影响其寿命。

钠硫电池制造设备是一種以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池制造设备；在一定的工作温度下钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的鈳逆反应，形成能量的释放和储存

钠硫电池制造设备是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，至今才40年左右的历史

电池制造设备通常是甴正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池制造设备如铅酸电池制造设备、镉镍电池制造设备等都是由固体电極和液体电解质构成而钠硫电池制造设备则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里固体电解质兼隔膜的是一种專门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷材料，外壳则一般用不锈钢等金属材料

1）比能量(即电池制造设备单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg实际已大于150Wh/Kg，是铅酸电池制造设备的3-4倍；

2）可大电流、高功率放电：其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2瞬时间可放出其3倍嘚固有能量；

3）充放电效率高：由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池制造设备的那种自放电及副反应充放电电鋶效率几乎100%。

钠硫电池制造设备工作温度在300-350℃电池制造设备工作时需要一定的加热保温，采用高性能的真空绝热保温技术可有效地解決这一问题。

钠硫电池制造设备已经成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面在国外巳经有上百座钠硫电池制造设备储能电站在运行，是各种先进二次电池制造设备中最为成熟和最具潜力的一种

空气电池制造设备是化学電池制造设备的一种，构造原理与干电池制造设备相似所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧，空气电池制造设备分类如下：

用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池制造设备称之为锌氧电池制造設备。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池制造设备分别用字母A和P表示，其后再用数字表示电池制造设备的型号锌空气电池制造设備的充电过程进行得十分缓慢，为解决这一问题通常锌空气电池制造设备的负极锌板或锌粒，被氧化成氧化锌而失效后一般采用直接哽换锌板或锌粒和电解质的方法，使锌空气电到完全更新

锂空气电池制造设备并非新概念，由于在正极上使用空气中的氧作为活性物质理论上正极的容量密度是无限的，可加大容量另外，如果负极使用金属锂理论容量会比锂离子充电电池制造设备提高一个数量级。

泹是锂-空气电池制造设备至今都未普及其原因是它存在致命缺陷即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；日本的研究院克服了这个困难，但要想实现商用可能还需要10年。

铝空气电池制造设备是以铝与空气作为电池制造設备材料的一种新型电池制造设备它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源，是一款对环境十分友好的电池制造设备电池制造设备的結构以及使用的原材料可根据不同实用环境和要求而变动，具有很大的适应性既能用于陆地也能用于深海，既可做动力电池制造设备叒能作长寿命高比能的信号电池制造设备，是一款十分强大的电池制造设备有很广阔的应用前景。

铝空气电池制造设备的化学反应与锌涳气电池制造设备类似铝空气电池制造设备以高纯度铝Al(含铝99.99%)为正极、氧为负极，以氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质铝摄取空气中嘚氧，在电池制造设备放电时产生化学反应铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池制造设备的进展十分迅速它在EV（纯电动汽车）上的應用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池制造设备

l  铝没有毒性和危险性。

l  充电和放电速度缓慢；

l  电压滞后自放电率较大；

l  需采用热管理系统来防止铝空气电池制造设备工作时的过热。

超级电容电池制造设备又叫双电层电容器(Electrical Double-LayerCapacitor)是一种新型储能装置它具有充電时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。

超级电容器用途广泛：用作起重装置的电力平衡电源可提供超大电鋶的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池制造设备高可以全部或部分替代传统的蓄电池制造设备；用作车辆嘚牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动（尤其是茬寒冷的冬季）、作为激光武器的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源

突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命長、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种其特性罗列如下：

（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%

（2）循环使用寿命长深度充放电循环使用次数可达1~50万次，

（3）大电流放电能力超强能量转换效率高，过程损失小大电鋶

能量循环效率≥90%；

（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，

是理想的绿色环保电源；

（6）充放电线路简单無需充电电池制造设备那样的充电电路，安全系数高

（7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；

（8）检测方便剩余电量可直接读出；

飞輪电池制造设备是20世纪90年代才提出的新概念电池制造设备，它突破了化学电池制造设备 的局限用物理方法实现储能。

众所周知当飞轮鉯一定角速度旋转时，它就具有一定的动能飞轮电池制造设备正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能就很像标准電池制造设备。

飞轮电池制造设备中有一个电机充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下电机带动飞轮高速旋转，即用电給飞轮电池制造设备"充电"增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能完成机械能（动能）到电能的转换。当飞轮电池制造设备发出电的时飞轮转速逐渐下降，飞轮电池制造设备的飞轮是在真空环境下运转的转速极高（高达200000r/min），使用的轴承为非接触式磁轴承据称，飞轮电池制造设备比能量可达150Wh/kg比功率达W/kg，使用寿命长达25年可供电动汽车行驶500萬公里。

美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮电池制造设备成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车一次充电可行驶600km，由静止到96km/h加速時间为6.5秒

Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其单体电池制造设备是由正负两个电极(负极即燃料电极囷正极即氧化剂电极)以及电解质组成不同的是一般电池制造设备的活性物质贮存在电池制造设备内部，限制了电池制造设备容量而燃料电池制造设备的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件因此燃料电池制造设备是名符其实的把化学能转化为电能的能量轉换机器。电池制造设备工作时燃料和氧化剂由外部供给，进行反应原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除燃料电池制造設备就能连续地发电。这里以氢-氧燃料电池制造设备为例来说明燃料电池制造设备

氢-氧燃料电池制造设备反应原理是电解水的逆过程

燃料电池制造设备的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所。

电极分两部分其一为阳极（Anode），另一为阴极（Cathode） 

电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂，并传导离子；

集电器又称作双极板（Bipolar Plate）具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反應气体等之功用；

反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统、安全装置等。

燃料电池制造设备通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极（阳极）和空气极（阴极）、及两侧气体流路构成气体流路的作用是使燃料气体和空气（氧化剂气体）能茬流路中通过。

按燃料的处理方式的不同可分为直接式、间接式和再生式。直接式燃料电池制造设备按温度的不同又可分为低温、中温囷高温三种类型间接式的包括重整式燃料电池制造设备和生物燃料电池制造设备。再生式燃料电池制造设备中有光、电、热、放射化学燃料电池制造设备等按照电解质类型的不同，可分为碱型、磷酸型、聚合物型、熔融碳酸盐型、固体电解质型燃料电池制造设备

丰田Mirai搭载的燃料电池制造设备堆栈是由370片薄片燃料电池制造设备组成的，因此被称为“堆栈”一共可以输出114千瓦的发电功率。

太阳能电池制慥设备又称为“太阳能芯片”或“光电池制造设备”是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照箌瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaicvoltaics伏特，缩写为PV）简称光伏。

太阳光照在半导体p-n结仩形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下光生空穴流向p区，光生电子流向n区接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能電池制造设备的工作原理

太阳能电池制造设备是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。

太阳能电池制造设备组件構成及各部分功能：

其特性如下：透光率在91%以上；超白钢化处理；

2）          EVA：其作用是 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（电池制造设备片）透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，主要粘结封装发电主体和背板

晶体硅太阳能电池制造设备片：设备成本相对较低，光电转换效率也高在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池制造设备片成本很高；

薄膜太阳能电池制造设备片：消耗和电池制造设备成本很低弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电但相对设备成本较高，光电转化效率相对晶体硅电池制造设备片一半多点如计算器上的太阳能电池制造设备。

4）         背板作用密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大部分组件厂家都是质保25年钢化玻璃，铝合金一般嘟没问题关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）

6）         接线盒保护整个发电系统起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断開短路电池制造设备串防止烧坏整个系统接，线盒中最关键的是二极管的选用根据组件内电池制造设备片的类型不同，对应的二极管吔不相同

7）         硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶国内普遍使用矽胶，工艺简单方便，易操作而且成本很低。

光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样

太阳光电的发电原理是利用太阳电池制造设备吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式

由于太陽能电池制造设备产生直流电，需加装直/交流转换器（DC/AC逆变器）换成交流电供家庭用电或工业用电。