【正文】 由一個電子控制器來控制電容器與電池組之間能量和功率的流量。這種蓄電池技術(shù)在性能上能夠與任何其它的先進化學(xué)電源相匹敵 ,而且更加關(guān)注環(huán)境問題 ,使鉛含量降低多達 2/3。 5)在一只蓄電 池或數(shù)量有限的串聯(lián)蓄電池組中 ,無外部電纜連接等就能達到 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 要求的電壓。由于在蓄電池 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 的壽命期內(nèi)每電荷 流量的成本勝過 SLI 蓄電池 ,AGM 蓄電池具有很好的潛力適合于需要高循環(huán)壽命的汽車。用比優(yōu)化 AGM 蓄電池的成本低的成本來進一步優(yōu)化富液式汽車蓄電池的淺循環(huán)壽命似乎是可能的。 人們預(yù)料鉛酸蓄電池技術(shù)會繼續(xù)在汽車應(yīng)用領(lǐng)域保持重要的作用。在 42V 動力系統(tǒng)中 ,蓄電池必須以高倍率提供大量淺充放電循環(huán)。對比起來 ,傳統(tǒng)的 12V 汽車蓄電池是在交流發(fā)電機輸出電壓下連續(xù)充電的 ,從而在其補充充電接受為極限的高充電狀態(tài) (SOC)下運行。例如在怠速期間 ,蓄電池可能得供應(yīng)全部的負載電流達到一個相當(dāng)大的百分?jǐn)?shù)。一方面要求減小外形尺寸 ,而另一方面又要保持性能不變。在一只鉛酸蓄電池?zé)o法單獨滿足不斷提高的要求的情況下 ,雙儲能系統(tǒng)有可能提供車輛所需的功率。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 （ 3）真空熱處理法 德國阿 爾特公司研制的真空熱處理法還要便宜，不過這首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電池，廢電池在真空中加熱，其中汞迅速蒸發(fā)，即可將其回收，然后將剩余原料磨碎，用磁體提取金屬鐵，再從余下粉末中提取鎳和錳。 ． 2回收利用 （ 1）熱處理 瑞士有兩家專門加工利用舊電池的工廠，巴特列克公司采取的方法是將舊電池磨碎后送往爐內(nèi)加熱，這時可提取揮發(fā)出的汞，溫度更高時鋅也蒸發(fā)，它同樣是貴重金屬。現(xiàn)在對燃料電池的研究的投入還不夠 ,大多僅依靠國家自然科學(xué)基金會的少量資助。大連化學(xué)物理所從 1994年起 ,開始 PEMFC 的電極研究工作 ,現(xiàn)已成功地將電極 Pt 含量降至 。電極、膜三合一制備工藝 :電極與膜采用熱壓合減小接 觸電阻 ,電極內(nèi)全氟磺酸樹脂與膜熔合 ,提供 H+通道 ,提高 Pt 利用率 。質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)由若干單電池串聯(lián)而成。而在國內(nèi)PAFC 的研究工作目前尚處于空白狀態(tài)。(5)裝置緊湊 ,檢修空間小 ,維修困難。 （ 4） 磷酸燃料電池 (PAFC) 磷酸燃料電池采用 H3PO4液體做電解質(zhì) ,發(fā)電效率為 35%43%,工作溫度180攝氏度 由于工作溫度降低 ,反應(yīng)速度慢 ,因此需要使用貴重金屬 Pt做催化劑。 （ 3） 固體氧化物燃料電池 (SOFC) SOFC 工作溫度高達 1000攝氏度 ,反應(yīng)速度快 ,不需要貴重金屬做催化劑 , 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 不存在電解質(zhì)腐蝕金極上被氧化 ,燃料中雜質(zhì)對電池的性能、壽命影響均很小。由于在較高溫度工作 ,可以對天然氣、煤炭氣化燃料進行 內(nèi)部重整 ,直接 加以利用。缺點在于對 CO2和 N2十分敏感 ,故不適用于地面。 各種類型燃料電池 (堿性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、磷酸燃料電池及質(zhì)子交換膜燃料電池 )的技術(shù)進展、電池性能及其特點。 燃料電池在航空航天和軍事方面得到較好的應(yīng)用，但是受技術(shù)和成本的限制，尚未達到普遍的民用商業(yè)化程度。太陽能電池產(chǎn)業(yè)在日本、美國、德國等發(fā)達國家對光伏發(fā)電進行政策性補貼的刺激下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速增長。 由于鎳氫電池缺點是價格比鎳鎘電池要貴，性能比鋰電池要差，在移動電話、筆記本電腦等領(lǐng)域被鈷酸鋰等鋰電池取代，作為動力電池在便攜式電器市場、電動工具、電動車市場開始萎縮，主要是被錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池取代。目前，日本等發(fā)達國家出于降低 成本和環(huán)?？紤]，型、 C型、 D 型電池仍為首選。鉛酸電池除了存在污染、循環(huán)壽命短等問題，別的方面優(yōu)勢很明顯，尤其 是價格方面，估計未來 35年仍然會占有很大的市場份額，尤其是在發(fā)展中國家。電池的種類很多，分類方法也很復(fù)雜，一般可分為化學(xué)電池與物理電池。結(jié)晶體變大是鎳鎘電池產(chǎn)生記憶效應(yīng)的主要原因。電池的內(nèi)阻主要由電解液的電阻決定。然而，電解液中鋰離子的含量過多，不僅使電解液的電阻增大，還會使殘留在正極板上的鋰 離子（ Li+）慢慢滲入晶格內(nèi)部，對正極的化學(xué)變化產(chǎn)生有害影響。 蓄電池充足電后，在一定放電條件下，放至規(guī)定的終止電壓時，電池放出的總?cè)萘糠Q為電池的額定容量，容量 Q用放電電流與放電時間的乘積來表示 。 (2)正極反應(yīng) 在外電源的作用下，正極板上的氫氧化亞鎳晶格中，兩個二價鎳離子各失去一個電子生成三價鎳離子，同時，晶格中兩個氫氧根離子各釋放出一個氫離子，將氧負離子留在晶格上，釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合，生成水分子。為了增加蓄電池的容量和循環(huán)壽命，通常在電解液中加入少量的氫氧化鋰（大約每升電解液加 1520g）。 、鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化 從上面可以看出，鉛酸蓄電池放電時，電解液中的硫酸不斷減少，水逐漸增多，溶液比 重下降。正極板水解出的氧離子（ O2）與電解液中的氫離子（ H）反應(yīng)，生成穩(wěn)定物質(zhì)水。 隨著新技術(shù)的突破和新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 ， 鉛蓄電池將進入新技術(shù)時代 ， 其比能量 和比功率將大幅度提高循環(huán)壽命延長 ， 未來較長時期內(nèi)鉛蓄電池仍將在起動儲能動力等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。 fuel cell。以及對未來蓄電池做 一些展望。 present situation。 鉛蓄電池目前仍是 化學(xué)電池中市場份額最大 、 使用范圍最廣的電池 ， 銷售額居二次電池之首 ， 特別在起動和大型儲能等應(yīng)用領(lǐng)域較長時期內(nèi) 尚難以被其他新型電池替代 。同時在電池內(nèi)部進行化學(xué)反應(yīng)。在負極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離 子（ Pb2）和硫酸根負離 （ SO42）由于負極不斷從外電源獲得電子，則負極板附近游離的二價鉛離子（ Pb2）被中和為鉛（ Pb），并以絨狀鉛附著在負極板上。當(dāng)環(huán)境溫度較低時，使用密度為 ～ （ 15℃ 時）的氫氧化鉀溶液。與此同時，溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進入正極板，與晶格上的兩個氧負離子結(jié)合，生成兩個氫氧根離子，然后與晶格上原有的 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 兩個氫氧根離子一起，與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體。 鎳鎘蓄電 池的端電壓隨充放電過程而變化，可用下式表示： U充 =E充 +I 充 R 內(nèi) U放 =E放 I 放 R 內(nèi) 從上式可以看出，充電時，電池的端電壓比放電時高，而且充電電流越大，端電壓越高；放電電流越大，端電壓越低。 使用不同成分的電解液，對蓄電池的容量和壽命有一定的影響。它們能使電解液的電阻增大，并且低溫時容易結(jié)晶，堵塞極板微孔，使蓄電池容量顯著下降。比如，鎳鎘電池只放出 80%的電量后就開始充電，充足電后，該電池也只能放出 80%的電量，這種現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng)。廢電池作 為生活垃圾進行焚燒處理時，廢電池中的 Hg、 Cd、 Pb、 Zn 等重金屬一部分在高溫下排人大氣，一部分成為灰渣，產(chǎn)生二次污染。它是目前世界 上廣泛使用的一種化學(xué)電源，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點，是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。缺點是鎘金屬對環(huán)境有污染，電池容量小，壽命短，所以鎳鎘電池是最低檔的電池是最低檔的電池，是鎘金屬對環(huán)境有污染，電池容量小，壽命短，所以鎳鎘電池是最低檔 的電池，有記憶效每次充電都須先放電，否則它的記憶功能將大大降低手機的充電量， 應(yīng) 每次充電都須先放電，否則它的記憶功能將大大降低手機的充電量，只有將電池中的余電放凈后再進行充電才能保持電池的充電量。鎳氫電池：鎳氫電池是早期的鎳鎘電池的替代產(chǎn)品，從 20世紀(jì) 90年代開始投放市場。由于鋰離子電 池技術(shù)發(fā)展速度迅猛，很多電池只能僅僅作為過渡電池（不能完全消除安全隱患），只有聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池代表了鋰離子電池發(fā)展的方向。燃料電池是由含催化劑的陽極、陰極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成。三是一次電池和儲備電池產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)中有升；鉛酸電池產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)步增長；鎳鎘、鎳氫電池產(chǎn)業(yè)將逐步被鎳氫或鋰離子電池取代；鋰離子電池產(chǎn)業(yè)仍將高速增長，尤其是二元 /三元聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池將進入產(chǎn)業(yè)化的高潮；太陽能電池產(chǎn)業(yè)短期受金融風(fēng)暴影響，但長期仍將保持增長，其中薄膜電池優(yōu)勢將日益凸顯并會壓縮硅基 電池的市場份額；燃料電池使用成本過高，技術(shù)還有待進一步提高，短期內(nèi)不可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池有多種類型 ,按使用的電解質(zhì)不同來分類 ,主要有堿性燃料電池 (AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池 (MCFC)、固體氧化物燃料電池 (SOFC)、磷酸燃料電池 (PAFC)及質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)等。 70年代初承擔(dān)了航天用堿性石棉膜型燃料電池的研制 ,研制成兩種類型的電池。日本熔融碳酸鹽研究協(xié)會在日本月光計劃和新日光計劃的支持下 ,一個 1000kW 系統(tǒng)正在組裝以評價此技術(shù)。美國、丹麥、荷蘭、日本等國都很重視 SOFC,其中美國西屋 (Westinghouse)公司的研究工作較為突出 ,研制的 25kW 的 SOFC 電池組已經(jīng)通過了長期示范試驗 ,建造在荷蘭的 100kW 示范裝置也已于 1997年啟用 ,250kW 至 7MW 發(fā)電裝置的建設(shè)正規(guī)劃中。 (3)隨著技術(shù)不斷改進 ,PAFC 電站 ,特別是 50kW 和 200kW 電站 ,其無故障連續(xù)運行時間不斷加長。美國最早在 60年代后期就開始對 PAFC 進行評價研究 ,是最早發(fā)展 PAFC電站技術(shù)的國家 ,而日本是 PAFC電站技術(shù)發(fā)展最快的國家 ,它僅用 10~15a 時間就與美國并駕齊驅(qū)。雖以后采用全氟磺酸膜 (Nafion),解決了電池壽命和水污染的問題 ,但仍讓位于堿性燃料電池 (AFC),導(dǎo)致其研究長時間處于低谷。比功率高 ,特別適用于軍用或民用的可移動電源及電動車輛 。目前 PEMFC本體技術(shù)已趨于成熟 ,其關(guān)鍵部分 )))質(zhì)子交換膜已達到商品化階段。 我國的燃料電池技術(shù)目前燃料電池雖然由于成本昂貴、技術(shù)尚未完全成熟而無法得以廣泛應(yīng)用 ,但以其具清潔、高效、無污染等優(yōu)點必將擁有廣泛的應(yīng)用前景。 20xx年一 20xx年逐漸完善嚴(yán)格限制汽體排放污染環(huán)境汽車生產(chǎn)廠家針對怠速停行車混合動力汽車高電壓 (42V)系統(tǒng)車等環(huán)保車型加大了開發(fā)力度 .日本 開發(fā)研制出汽車用卷繞式結(jié)構(gòu)的高性能鉛蓄電池從對蓄電池大功率輸出輸人性能強烈要求的角度及優(yōu)于傳統(tǒng)電池的觀點出發(fā) ,研發(fā)了新型鉛蓄電池 ,卷繞結(jié)構(gòu)高性能鉛蓄電池研究的主要為低電阻新品電池正極板負極板均為低電阻的薄型大面積極板隔板采用薄型貧液式 ,同時研討了可提高抗張強度及耐浸透短路性能 。 （ 2）“濕處理” 馬格德堡近郊區(qū)正在興建一個“濕處理”裝置，在這里除鉛蓄電池外，各類電池均溶解于硫酸，然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬，用這種方式獲得的原料比熱處理方法純凈，因此在市場上售價更高，而且電池中包含的各種物質(zhì)有 95%都能提取出來。車內(nèi)儲能裝置的系統(tǒng)集成化將變得越來越重要。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 （ 1） “SLI” 和封裝 汽車蓄電池還要具有 傳統(tǒng) 的起動 照明 點火 (SLI)功能 ,同時還要考慮封裝。 (1)數(shù)量越來越多的電子控制元件 (ECO)要在切斷期間利用電流 ,一般在現(xiàn)代的高級轎車?yán)镉?0個以上的 ECO,由于零部件缺陷、軟件試驗不充分或意 想不到的相互作用等緣故有可能會增加所用的電流。 （ 3） 充電接受 充電接受 ,特別是在低溫下 ,是一種確定電源系統(tǒng)充電均衡的蓄電池要求。 （ 4） 儲備容量 未來汽車的耗油量將顯著下降 ,許多技術(shù)要求具有相當(dāng)大的瞬態(tài)電流 ,如自動變速器控制 (VTC)或自動轉(zhuǎn)換齒輪 (ASG),頻 繁地使用渦輪增壓機、自動怠速停車等。蓄電池可靠性的另一方面也不應(yīng)被忽視 :蓄電池的可靠度基本上是其各個單體可靠度的積。解決這些矛盾性目標(biāo)的唯一機會就是引入高度自動化的、連續(xù)的、無缺陷的蓄電池制造工藝。用于高倍率部分充電狀態(tài) (HRPSOC)運行的 AGM 技術(shù)正在研發(fā)之中 ,此項工作即將取得進一步的成果。 3)雙極性蓄電池的內(nèi)阻遠遠低于單極性設(shè)計的蓄電池。美 Firefly 能源股份有限公司開發(fā)了一種創(chuàng)新的碳 — 石墨泡沫鉛酸蓄電池。因此為了延長鉛酸電池的壽命 ,應(yīng)該保護負極板免于高倍率放電和充電。這種 系 統(tǒng) 已 于 20xx 年 由 澳 大 利 。薄極板技術(shù)使得在標(biāo)準(zhǔn)尺