第六章光伏儲(chǔ)能及其充放電模式2013

第6章光伏儲(chǔ)能及其充放電模式6.1蓄電池的基本概念與特性6.2蓄電池種類和工作原理6.3鉛酸電池放電特性6.4蓄電池的充電控制方法6.1蓄電池的基本概念與特性儲(chǔ)能部分主要由蓄電池、充放電器及其控制器蓄電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于可逆的直流電源。應(yīng)用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。蓄電池最主要的作用是：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火裝置供電。汽油機(jī)起動(dòng)電流為200－600A有的柴油機(jī)起動(dòng)電流達(dá)1000A。6.1蓄電池的基本概念與特性6.1.3蓄電池基本特性1.蓄電池的自放電2.使用壽命3.蓄電池的運(yùn)行方式4.蓄電池的充電1.蓄電池的自放電輕微的自放電是不可避免的，這是因?yàn)橹圃煨铍姵氐牟牧虾土?/p>

酸不可能絕對(duì)純凈，加之正極板上的二氧化鉛與柵架中的鉛、錦，以及

負(fù)極板上的鉛與柵架上的錦都是不同金屬，它們之間存在電位差，形成

局部電流。不過因以上原因每晝夜的自放電量僅為蓄電池額定容量的

0.5%-1%，這對(duì)于在汽車上能夠經(jīng)常得到充電的蓄電池來說，影響并不很大。但是，若使用和保養(yǎng)不當(dāng)，自放電的速度就會(huì)加快，甚至在充

足電后，僅僅幾天或幾小時(shí)內(nèi)"完全放光"。這種故障叫嚴(yán)重的自放電。

充足了電的蓄電池，在不使用的情況下，逐漸失去電量的現(xiàn)象叫自

放電。自放電舉例（1）由于負(fù)極活性物質(zhì)多為活潑的金屬粉末電極，其電勢(shì)通常比電解液中的氫電勢(shì)更負(fù)（低），可發(fā)生轉(zhuǎn)換氫氣的化學(xué)反應(yīng)。因此，自放電通常發(fā)生在蓄電池的負(fù)極。例如：負(fù)極內(nèi)部存在電勢(shì)比氫低的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)就會(huì)和負(fù)極材料組成腐蝕性微電池，結(jié)果負(fù)極上的金屬自溶解，并伴有氫氣產(chǎn)生。2.使用壽命許多設(shè)計(jì)和用料精良的免維護(hù)鉛酸蓄電池浮充使用的理論壽命為15～20年以上，但真正能在使用中達(dá)到如此壽命的電池恐怕是少之又少。拿汽車與摩托車廣泛使用的干荷電少維護(hù)起動(dòng)用鉛酸蓄電池來說，設(shè)計(jì)使用壽命為4～5年以上，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很少能達(dá)到以上水平，大部份幾個(gè)月至一年就夭折了。蓄電池壽命結(jié)束的主要原因：1.容量逐漸下降.引起容量衰退的主要因素有：蓄電池內(nèi)部的活性物質(zhì)晶型改變，活性物質(zhì)膨脹和脫落，蓄電池骨架或者基板的腐蝕等；2.內(nèi)部短路，比如隔膜物質(zhì)的降解老化而穿孔，活性物質(zhì)的脫落和膨脹使得兩極短接，充電過程生成枝晶穿透隔膜等也可以引起短路。問題1：電池硫化及其防止方法（摘自朱松然老師的《鉛蓄電池技術(shù)》，朱松然老師是天津大學(xué)電化學(xué)專業(yè)的老教授。其編著有《鉛蓄電池技術(shù)》和《蓄電池手冊(cè)》）

答：正常的鉛蓄電池在放電時(shí)形成硫酸鉛結(jié)晶，充電時(shí)比較容易地還原為鉛。如果電池使用和維護(hù)不善，例如經(jīng)常充電不足或過放電，使用后未即時(shí)充電，負(fù)極上就會(huì)逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛。這種硫酸鉛用常規(guī)的方法充電很難還原，被稱為不可逆硫酸鹽化，它引起蓄電池容量下降，成為蓄電池壽命終止的主要原因。防止負(fù)極不可逆硫酸鹽化最簡單的方法是，及時(shí)充電和不要過放電。對(duì)于已經(jīng)硫化的電池（表現(xiàn)為充電時(shí)間縮短，行駛距離縮短），必須使用大電流正脈沖方式修復(fù)。

問題2：電動(dòng)車最昂貴的部件和消耗品就是動(dòng)力的來源—蓄電池。正確使用才可能發(fā)揮電池的正常壽命：1、勿過放：低壓指示或欠壓保護(hù)后一定不要再放電，過度放電會(huì)導(dǎo)致電池極板形成過多的難以還原的大顆粒硫酸鉛結(jié)晶，減少極板有效反應(yīng)面積和放電活性物質(zhì)。虛壓回升時(shí)千萬不要再啟動(dòng)電機(jī)。放置不用時(shí)，每月最少充足一次電。

2、勿過充：過長時(shí)間的充電會(huì)引起電池產(chǎn)熱升溫和水電解生成過多的氧氣、氫氣，二者將使電池充鼓變形、失水。有意深充時(shí)，充電器綠燈顯示后4小時(shí)就斷電。平時(shí)充電器綠燈顯示后就立即斷電。以上損害是難以修復(fù)的。

3、勤充電：只要條件允許就充電，盡量使蓄電池處于淺循環(huán)狀態(tài)。無助力裝置的摩托型車輛，更應(yīng)在備用電量使用前充電。

4、多助力：啟動(dòng)、上坡、逆風(fēng)時(shí)進(jìn)行腳踩助力，多用中低速行駛，盡量減少蓄電池的大流量放電。

5、養(yǎng)好車：整車、特別是電機(jī)功效低會(huì)加劇蓄電池的放電（剎車易導(dǎo)致電機(jī)過熱，磁鋼轉(zhuǎn)子退磁）?？刂破鞑粶?zhǔn)，易產(chǎn)生過放電。

6、勤維護(hù)：每1個(gè)月作一次深充放（即放電到欠壓保護(hù)，再深充）；充電環(huán)境溫度最好在25攝氏度（冬夏盡量在室內(nèi)充）；定期（3月/次）作電脈沖強(qiáng)充維護(hù)，有電池缺水現(xiàn)象就作補(bǔ)液脈沖維護(hù)。

合格電動(dòng)車鉛酸蓄電池的正常使用壽命為：深循環(huán)300次，電池容量不低于70％（電池容量低于70％后，性能就會(huì)快速衰減），按深循環(huán)一次騎行30公里計(jì)，一組蓄電池可以續(xù)行近一萬公里；按平均每天騎行20公里計(jì)，可以使用近兩年。

在選用了合格的蓄電池后，其使用壽命更主要的是由使用方式和整車狀況決定的。消費(fèi)者應(yīng)該多從蓄電池的使用和整車養(yǎng)護(hù)著手來確保蓄電池的壽命。舊蓄電池經(jīng)過重新配組、加液或脈沖維護(hù)后，性能可能有少許提高，但已經(jīng)處于容量快速衰減期，使用壽命會(huì)很快終止！鉛酸蓄電池是不能修復(fù)的！。3.蓄電池的運(yùn)行方式蓄電池組主要有三種運(yùn)行方式：循環(huán)放電制、連續(xù)浮充制和定期浮充制。(a)循環(huán)制

也叫充放電制，工作方式經(jīng)常完全放電，然后充電，再完全放電再充電如此循環(huán)。循環(huán)制多用于移動(dòng)型，其工作線路簡單，直流電流中無脈動(dòng)交流成分，如蓄電池車，礦燈和手提燈等。牽引電池就是典型的循環(huán)制工作這種電流在充放電的過程中，活性物質(zhì)的體積不斷的收縮膨脹，使正負(fù)極活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu).物化性質(zhì)等的變化，致使正極活性物質(zhì)軟化脫落，失水率高，從而蓄電池的使用壽命較短。(b)浮充制

①連續(xù)浮充制：是晝夜將蓄電池組和整流設(shè)備并聯(lián)在負(fù)載的回路上。平時(shí)用設(shè)備將所需電流全部由整流設(shè)備供給，蓄電池始終保持少量的充電電流，并在負(fù)載上起平滑作用，正常情況下一般有2.2V左右的直流電壓，加在蓄電池的兩端。當(dāng)停電或整流設(shè)備出故障時(shí)，蓄電池自動(dòng)給負(fù)荷供電，這樣能保證不中斷負(fù)荷供電。

②定期浮充制：也叫半浮充制，是定期將直流電源設(shè)備和蓄電池并聯(lián)的供電方式,部分時(shí)間由蓄電池供電，部分時(shí)間由整流設(shè)備供電，并補(bǔ)充蓄電池已放出的容量。

浮充的運(yùn)行方式其壽命比循環(huán)制長，供電設(shè)備的效率較高主要用于固定型電池組，該電池組可以進(jìn)行直流供電或者作為直流升壓.事故照明.信號(hào)指示.遙控以及需不間斷電源的設(shè)備等。

4.蓄電池的充電蓄電池充電方式有：恒流充電、恒壓充電、恒壓限流、快速充電、智能充電（1）恒流充電constantcurrentcharge

電流維持在恒定值的充電。是一種廣泛采用的充電方法。蓄電池的初充電，運(yùn)行中的蓄電池的容量檢查，運(yùn)行中的牽引蓄電池的充電以及蓄電池極板的化成充電，多采用恒流或分階段恒流充電。此法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)蓄電池的容量確定充電電流值，直接計(jì)算充電量并確定充電完成的時(shí)間。恒流充電的缺點(diǎn)：由于此充電方法開始階段的充電電流比可充值小，在充電后期充電電流又比可充值大；整個(gè)充電過程時(shí)間長、析出氣體多、對(duì)極板的沖擊大、能耗高、效率低(不超過65％)。而且整個(gè)充電過程必須有專人看管，因此，常選用階段充電法。

（2）恒壓充電現(xiàn)在電子技術(shù)比較完善，通常不采用恒流充電，否則會(huì)出現(xiàn)充電后期電壓高而使電池壽命縮短的情況。目前通常都是采用恒壓限流的方式充電。恒壓充電優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)充過頭，可以一直充。缺點(diǎn)是：（1）開始充時(shí)電流太大，損害電池，對(duì)充電器要求也高很多；（2）充電電壓過低，后期充電電流又過小，充電時(shí)間過長，不適宜串聯(lián)數(shù)目較多的蓄電池組充電。恒壓充電舉例說明：例如鉛酸蓄電池充電，12V12Ah的電池，采用恒壓（14.8V)，限流（0.24A)電流的方式充電，開始充電時(shí)，電壓還沒有達(dá)到14.8V，電流固定在0.24A，當(dāng)電壓從12.6V慢慢上升到14.8V后，變成恒壓充電，這時(shí)候電流會(huì)緩慢下降。當(dāng)電流下降到0.05A左右時(shí)，認(rèn)為電池充足電?，F(xiàn)在的充電器充電原理都是這樣的，包括鉛酸蓄電池，鋰離子蓄電池。鎳氫電池充電原理不一樣，通常只采用恒流充電，沒有恒壓，通過檢測(cè)電壓達(dá)到最高值然后回落0.02V，就切斷電源，充電結(jié)束。（3）（4）快速充電采用脈沖充電，有利于延長電瓶壽命。由于低壓交流電經(jīng)全波整流后是脈動(dòng)直流，只有當(dāng)其波峰電壓大于電瓶電壓時(shí)，可控硅才會(huì)導(dǎo)通，而當(dāng)脈動(dòng)直流電壓處于波谷區(qū)時(shí)，可控硅反偏截止，停止向電瓶充電，因而流過電瓶的是脈動(dòng)直流電。

目前的快速充電還無法解決充滿的問題，充電一定程度后，就無法再維持大電流了，否則對(duì)電池有較大傷害。（5）智能充電6.2蓄電池種類及其工作原理常用蓄電池一般分為酸性蓄電池和堿性蓄電池比較常用的是鉛蓄電池(俗稱電瓶)6.2酸性蓄電池結(jié)構(gòu)及原理主要由極板、隔板、電解液和外殼組成

隔板蓄電池的結(jié)構(gòu)1.極板

極板分正極板和負(fù)極板兩種正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，呈棕紅色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛，呈青灰色。

負(fù)極板隔板正極板在成流過程中，負(fù)極被氧化，正極被還原，負(fù)極板一般為深灰色，正極板為暗棕色。極板的構(gòu)造正極板:活性物質(zhì)PbO2：疏松的多孔體

板柵：Pb合金鑄造成的柵欄片狀物體（1）極板(板柵):以鉛銻合金為骨架，上面緊密地涂上鉛膏，經(jīng)過化學(xué)處理后，正、負(fù)極板上形成各自的活性物質(zhì)，正極的活性物質(zhì)是PbO2，負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿鉛.2.隔板

1）功用在正負(fù)極板間起絕緣作用，使蓄電池結(jié)構(gòu)緊湊。2）特征(1)隔板有許多微孔，可使電解液暢通無阻。(2)隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對(duì)著正極板，且與底部垂直，使充放電時(shí)，電解液能通過溝槽及時(shí)供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時(shí)，能迅速通過溝槽沉入容器底部。注：溝槽應(yīng)垂直放置，并朝向正極板。隔板隔膜的微觀結(jié)構(gòu)隔膜須具備的特性：電子絕緣性+離子導(dǎo)電性隔膜材料鋰離子蓄電池隔膜材料主要有聚烯烴類、高分子材料、無機(jī)材料等。根據(jù)原材料特點(diǎn)及加工方法不同，可將鋰離子蓄電池隔膜分成聚烯烴隔膜、聚合物隔膜、陶瓷隔膜、纖維隔膜等。目前市場(chǎng)化的聚烯烴隔膜主要以聚乙烯、聚丙烯為主，包括單層聚乙烯(PE)、單層聚丙烯(PP)以及三層PP/PE/PP的復(fù)合膜。全球蓄電池隔膜市場(chǎng)目前，主要隔膜材料生產(chǎn)企業(yè)有：日本旭化成(Asahi)、宇部興產(chǎn)(UBE)、東燃化學(xué)(Tonen，埃克森美孚控股)、三菱化學(xué)與三菱樹脂、三井化學(xué)等，美國Celgard、Entek，韓國SK能源、W-Scope、WIDE、Finepol等公司，此外，德國贏創(chuàng)德固賽集團(tuán)、英國N-Tech公司、荷蘭DSM集團(tuán)等公司也在生產(chǎn)鋰離子蓄電池隔膜材料。在2009年全球鋰離子蓄電池材料市場(chǎng)中，日本旭化成是最大的供應(yīng)商，占據(jù)了全球約1/3的市場(chǎng)份額；東燃化學(xué)和美國Celgard公司僅次于旭化成，市場(chǎng)占有率都在20%以上。國內(nèi)蓄電池隔膜企業(yè)：1.深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司2.佛山金輝高科光電材料有限公3.格瑞恩新能源材料股份有限公司4.桂林新時(shí)科技公司5.2010年8月，明基材料與奇瑞集團(tuán)聯(lián)合發(fā)布聲明，雙方將成立合資公司，合作開發(fā)電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池隔膜材料。國內(nèi)蓄電池隔膜產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)：工信部副部長苗圩：動(dòng)力蓄電池最大的問題是占30%左右成本的隔膜，這種隔膜我國一家企業(yè)都做不了，而且生產(chǎn)這種隔膜的技術(shù)和裝備，都列入了西方對(duì)中國限制出口的清單，所以現(xiàn)在中國想買相關(guān)設(shè)備、技術(shù)、工藝時(shí)，還沒有人賣。如果到2015年我國將形成100萬輛電動(dòng)汽車的規(guī)模，則鋰離子蓄電池隔膜需求為15億m2。（三）基本反應(yīng)原理當(dāng)用連有電流計(jì)的導(dǎo)線連接兩極時(shí)，可以觀察到三個(gè)重要的現(xiàn)象：Zn棒逐漸溶解，銅棒上有氣體溢出，導(dǎo)線中有電流流過此反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：ZnZn2++2e-(氧化反應(yīng))2H++2e-(還原反應(yīng))H2組成蓄電池需要有兩個(gè)條件：一是必須把化學(xué)反應(yīng)中失去電子的過程(氧化過程)和得到電子的過程(還原過程)分割在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行；電池反應(yīng)可逆.二是物質(zhì)在進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程中，電子必須通過外線路。6.2.1

鉛酸蓄電池的工作原理1．電動(dòng)勢(shì)的建立（a）負(fù)極板：鉛溶于電解液中，失電子生成Pb2+Pb→Pb2++2ePb2+進(jìn)入電解液后，負(fù)極板表面積積累了過剩的電子而帶負(fù)電.同時(shí)，電解液中的Pb2+又將受到吸引并分布在負(fù)極板上。蓄電池的電動(dòng)勢(shì)是正、負(fù)極浸入電解液后產(chǎn)生的。其反應(yīng)過程如圖所示：最終使得負(fù)極具有負(fù)電位，為-0.1V。當(dāng)離開負(fù)極板和又沉積在負(fù)極板上的Pb2+相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，負(fù)極板不再溶解。電動(dòng)勢(shì)的建立其反應(yīng)式為:PbO2+2H2O→Pb(OH)4Pb(OH)4→Pb4++4OH-

OH-留在電解液中，Pb4+沉附在正極表面,使正極板有+2.0V在外電路未接通時(shí)，反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，靜止電動(dòng)勢(shì)為：

E=2.0－(－0.1)=2.1V(b)正極板：正極板中的PbO2與電解液中的水作用，生成氫氧化鉛Pb(OH)4.氫氧化鉛是一種可以離解的不穩(wěn)定物質(zhì),有生成了四價(jià)鉛離子.電動(dòng)勢(shì)的建立一個(gè)極板組的電動(dòng)勢(shì)也是2.1V；

要得到12V電壓需串連6個(gè)單格。(2)放電時(shí)化學(xué)反應(yīng)：正極板：Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正極板上

負(fù)極板：Pb-2e→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4

附在負(fù)極板上放電過程總的反應(yīng):PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正極活性物負(fù)極活性物負(fù)極生成物正極生成物電解液電解液生成物放電過程是化學(xué)能變成電能的過程，這時(shí)正極的活性物質(zhì)PbO2變?yōu)镻bSO4，負(fù)極的活性物質(zhì)海綿鉛變?yōu)镻bSO4，電解液中H2SO4分子不斷減少，逐漸消耗生成H2O，H2O分子相應(yīng)增加，電解液的相對(duì)密度降低。（3）工作原理—充電過程負(fù)極正極PbSO4Pb2++

SO42-負(fù)極反應(yīng)為：PbPb2++

2e-PbSO4Pb2++

SO42-Pb2+

-2e-Pb4+Pb4++4OH-Pb(OH)4PbO2

+2H2OPb(OH)4正極反應(yīng)為：H2SO42H++SO42-H2SO42H++SO42-2.正極板上的Pb2+在外電源作用下被氧化，失去兩個(gè)電子變?yōu)镻b4+，它又與OH結(jié)合生成Pb(OH)4，然后又分解為PbO2和H2O，而SO42-離子移向正極與H+結(jié)合生成H2SO41.充電時(shí)，負(fù)極板上的PbSO4進(jìn)人溶液，解離成Pb2+與SO42-。電解液中的H2O解離成H+與OH-。在負(fù)極上，充電時(shí)負(fù)極板上的Pb2+這時(shí)獲得兩個(gè)電子，被還原成Pb(以海綿狀固態(tài)析出)，這時(shí)電解液中的H+移向負(fù)極，在負(fù)極附近與SO42-結(jié)合成H2SO4。充電時(shí)正負(fù)極反應(yīng)的說明所以充電過程總的反應(yīng)充電過程中，正、負(fù)極板上的有效物質(zhì)逐漸恢復(fù)，電解液H2SO4比重逐漸增加，所以從比重升高的數(shù)值也可以判斷它充電的程度。電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的H+和SO42-，負(fù)極不斷產(chǎn)生SO42-，在電場(chǎng)的作用下，H+向負(fù)極移動(dòng)，SO42-向正極移動(dòng)，形成電流。2H2O2H2+O2到充電終期，PbSO4絕大部分反應(yīng)為PbO2和海綿狀Pb，如繼續(xù)充電，就要引起水的分解，正極放出O2，負(fù)極放出H2PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4正極物質(zhì)負(fù)極物質(zhì)負(fù)極生成物正極生成物電解液電解液生成物問題：充電和放電過程中，正極有時(shí)候是陽極有時(shí)候是負(fù)極？正負(fù)極是從電位高低來說的，電位高的就是正極，電位低就是負(fù)極。陰陽極是從發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來說的，發(fā)生氧化反應(yīng)就是陽極，發(fā)生還原反應(yīng)就是陰極。比較容易記憶的說法是，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。國際市場(chǎng)對(duì)鉛酸蓄電池的需求量也不斷加大，歐盟、美國等一些發(fā)達(dá)國家出于保護(hù)本國環(huán)境的敏感（停止或限制鉛、鎘、鎳等有色重金屬的生產(chǎn)），早已限制鉛酸蓄電池制造業(yè)在本國的生產(chǎn)，轉(zhuǎn)而向發(fā)展中國采購或紛紛在中國建廠，以轉(zhuǎn)嫁對(duì)本國環(huán)境的污染。中國已成為世界上最大的鉛酸蓄電池出口國之一，在國際市場(chǎng)上具有舉足輕重的地位，成為全球鉛酸蓄電池的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。6.2.2堿性蓄電池結(jié)構(gòu)和原理定義—一般地，以KOH、NaOH水溶液為電解質(zhì)的蓄電池稱之為堿性蓄電池，包括鐵鎳、鎘鎳、氫鎳、氫化物鎳以及鋅銀電池等。常用的鎳鎘堿性蓄電池由氫氧化鎳正極板、鎘負(fù)極板和隔膜等組成。電解液為氫氧化鉀（KOH）水溶液加之適量的氫氧化鋰（LiOH）。鎳鎘堿性電池及其工作原理-放電過程放電時(shí)：接通電路后，正極板得到從負(fù)極輸入的電子，正極板的活性物質(zhì)NiOOH在水的參與下，生成Ni（OH）2和OH-，此時(shí)兩個(gè)極板的反應(yīng)分別為：正極板：負(fù)極板：鎳鎘堿性電池及其工作原理-充電過程充電過程是放電過程的逆過程。借助于外電源作用，使電子從正極輸出，經(jīng)電源后回到負(fù)極，正極的Ni（OH）2又還原為NiOOH，負(fù)極板的Cd（OH）2也恢復(fù)為Cd和OH-。OH-從負(fù)極遷移至正極，即把負(fù)電荷運(yùn)回正極，完成導(dǎo)電作用。從以上分析可以看出，電解液KOH沒有參與化學(xué)反應(yīng)，僅起到了導(dǎo)電作用。鎳氫蓄電池正極活性物質(zhì)：NiOOH負(fù)極活性物質(zhì)：H2電解液：30%KOH溶液鉛酸蓄電池與堿性蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比1.鉛酸蓄電池—單個(gè)電池的電壓為2V左右，內(nèi)阻小，適合大電流放電，一般作為柴油機(jī)啟動(dòng)電源。2.堿性蓄電池—單個(gè)電壓為1.25V左右。具有體積小，機(jī)械強(qiáng)度高，工作電壓平穩(wěn)，使用壽命長，在船上日益廣泛。首先，堿性電池在壽命上，保養(yǎng)上都比酸電池優(yōu)越很多，一般堿性蓄電池幾乎不需要有人值守，如果換鉛酸電池機(jī)房就必須派人值守，還要準(zhǔn)備維護(hù)電池的器具；第二，鉛酸電池充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸霧，堿性電池則不會(huì)；第三，鉛酸電池需要補(bǔ)液，檢查硫化，堿性電池也不會(huì)；第四，同樣能量密度的電池，鉛酸電池體積重量都要比堿性電池大很多，唯一不好的是堿性電池單節(jié)電壓低，而且價(jià)格也比鉛酸電池高很多。鎳鎘電池●電極：陽極(負(fù)極)：鎘(Cd)

陰極(正極)：二氧化鎳(NiO2)或氫氧化鎳(Ni(OH3))

(若為銀鎘電池時(shí)，差異只是陰極材料為Ag2O)●電解質(zhì):KOH鹼性溶液

●優(yōu)點(diǎn):電壓穩(wěn)定(1.2V),體積小、壽命長、電壓穩(wěn)定，但有記憶效應(yīng)●全反應(yīng):Cd+2Ni(OH)3→2Ni(OH)2+Cd(OH)2鎳氫電池SANYO公司所生產(chǎn)的鎳氫電池

●電極與電解液：

陰極與電解液：和鎳鎘電池相同

;陽極：儲(chǔ)氫合金●優(yōu)點(diǎn):電壓穩(wěn)定(1.2V),陰極活性物質(zhì)不含鎘，所以不會(huì)像鎳鎘電池有鎘污染的問題長環(huán)壽命、且記憶效應(yīng)較鎳鎘電池小;具有不錯(cuò)的能量密度(50~60Wh/kg或250~300Wh/L)，以及良好的循環(huán)壽命能快速充電、安全無公害?！袢秉c(diǎn):鎳氫電池在高溫下效能較差，且在一般使用上有自放電率高及記憶效應(yīng)的問題。6.2.3其它蓄電池1.鋰電池2.燃料電池3.超導(dǎo)儲(chǔ)能4.超級(jí)電容1.鋰電池-Lithiumbattery

金屬鋰（Lithium）鋰號(hào)稱“稀有金屬”，其實(shí)它在地殼中的含量不算“稀有”，地殼中約有0.0065%的鋰，其豐度居第二十七位。已知的鋰礦物有150多種，其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石等。此外，海水中的鋰的含量也不算少，總儲(chǔ)量達(dá)2600億噸，可惜濃度太小，提煉難度較大。某些礦泉水和植物機(jī)體里，也含有豐富的鋰，如有些紅色、黃色的海藻和煙草中，往往含有較多的鋰化合物，可供開發(fā)利用。我國的鋰礦資源豐富，以我國目前的鋰鹽產(chǎn)量計(jì)算，僅江西云母鋰礦就可供開采上百年。金屬鋰的主要用途：1.Li最早工業(yè)用途是以硬脂酸鋰（高抗水性、耐高溫和良好的低溫性能）的形式做潤滑劑的增稠劑；2.冶金工業(yè)中，利用Li能強(qiáng)烈的和O、N、Cl、S等物質(zhì)的性質(zhì)，充當(dāng)脫氧劑和脫硫劑；3.1kg鋰燃燒后可釋放42998kJ的熱，因此Li是用來作為火箭燃料的最佳金屬之一；4.如果在玻璃制造中加入鋰，鋰玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100，加入鋰后使玻璃成為“永不溶解”，并可以抗酸腐蝕；金屬鋰的主要用途5.純鋁太軟，當(dāng)在鋁中加入少量的Li、Mg、Be等金屬熔成合金，既輕便，又特別堅(jiān)硬，用這種合金來制造飛機(jī)，能使飛機(jī)減輕2/3的重量；6.真正使鋰成為舉世矚目的金屬，還是在它的優(yōu)異的核性能被發(fā)現(xiàn)之后，1kg鋰通過熱核反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于20000t優(yōu)質(zhì)煤的燃燒，人們稱它為“高能金屬”；7.鋰電池是20世紀(jì)30、40年代才研制開發(fā)的優(yōu)質(zhì)能源，它以開路電壓高，比能量高，工作溫度范圍寬，放電平衡，自放電子等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，是很有前途的動(dòng)力電池。鋰電池的發(fā)展歷史1.1970年代，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成首個(gè)鋰電池；2.1982年伊利諾伊理工大學(xué)（美）的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。首個(gè)可用的鋰離子石墨電極由貝爾實(shí)驗(yàn)室試制成功。3.1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料，具有低價(jià)、穩(wěn)定和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。

鋰電池的發(fā)展歷史4.1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓；5.1991年索尼公司發(fā)布首個(gè)商用鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌；6.1996年P(guān)adhi和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰(LiFePO4)，比傳統(tǒng)的正極材料（LiCoO2）更具優(yōu)越性，因此已成為當(dāng)前主流的正極材料。鋰電池的分類鋰電池分為一次鋰電池和二次鋰電池。一次鋰電池用鋰金屬做陽極，MnO2等材料做陰極；二次鋰電池則以鋰離子和碳材料做陽極，因此二次鋰電池又稱為鋰離子電池。金屬LiKCaNaMgAlMnZn電勢(shì)-3.0-2.9-2.8-2.7-2.4-1.7-1.2-0.8金屬CrFeCdNiSnPbH+電勢(shì)-0.7-0.5-0.4-0.3-0.15-0.120金屬活動(dòng)順序表（unit：V

）鋰電池1.Li—MnO2電池，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，年自放電率≦1%；2.Li—SOCl2電池，以金屬鋰為負(fù)極，正極和電解液為亞硫酰氯（氯化亞砜），圓柱式電池，裝配完成即有電，電壓3.6V，是工作電壓最平穩(wěn)的電池種類之一，也是目前單位體積（質(zhì)量）容量最高的電池。適合在不能經(jīng)常維護(hù)的電子儀器設(shè)備上使用，提供細(xì)微的電流。其他鋰電池還有鋰--硫化亞鐵電池、鋰--二氧化硫電池等。鋰電池放電特性鋰離子電池的工作原理隔膜正極:一般是鋰鈷氧化物負(fù)極：層狀結(jié)構(gòu)的碳在充放電過程中,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作鋰離子電池鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，L