2.蓄电池类型
(1)铅酸蓄电池
如图11所示,铅酸蓄电池是一种较早的蓄电池系统(始于1850年),目前仍然有数以百万的车辆使用这种蓄电池提供电能。铅酸蓄电池在车辆中被作为启动内燃机的启动电池使用。此外,也可以在发动机处于静止状态时的有限时间内为用电器提供电流。
如图12所示,在充电状态下,铅酸蓄电池的正极被氧化为二氧化铅(PbO2),而负极则被还原为绒状铅(Pb)。使用经过稀释的一硫酸(H2SO4)作为电解液。蓄电池放电时,将会在两个电极处生成硫酸铅(PbSO4)。可以通过化学公式对放电时的整个反应进行描述:Pb+PbO2+2H2SO4→PbSO4+2H2O+电能。
电解槽主要由正负极、隔板和组装所需部件构成,每个电解槽都输出2V电压,6个电解槽串联在一起可以提供12V的蓄电池 电压,铅酸蓄电池的能量密度约为30Wh/kg。
(2)镍福蓄电池
镍镐蓄电池(NiCd)经过100年的发展直至今日仍然还在使用。它与铅酸蓄电池的主要区别是在充电和放电期间电解液保持不变。已充电情况下镍镐电池槽的正极板为镐负极板则为氢氧化镍。使用氢氧化钾作为电解液。这种组合方式可提供1.2V的电压。其能量密度与铅酸蓄电池基本相同。
通过使用新型蓄电池系统替代NiCd蓄电池的主要原因是其使用了会污染环境的重金属镐和所谓的记忆效应。对镍镐蓄电池进行经常性的部分放电时会出现容量损失,这种情况被称为记忆效应。蓄电池似乎会对以前放电过程时的能量需求产生“记忆”。此时蓄电池仅能提供较小的能量而不是原来正常的能量,且电压也会随之下降。
(3)镍氢混合动力蓄电池
如图13所示,镍氢混合动力蓄电池(NiMH蓄电池)通常被视为NiCd蓄电池的下一代产品。NiMH电池槽可以提供1.2V的电压,NiMH蓄电池的能量密度约为80Wh/kg,几乎是NiCd蓄电池能量密度的两倍。在NiMH蓄电池中几乎不会出现前面所说的记忆效应。这种蓄电池可以在短时间内以几乎恒定的电压释放存储的电能。NiMH蓄电池对过渡充放电、过热和电极错误的反应较为敏感,此外对温度也比较敏感,当达到冰点附近的温度时会出现明显的容量损失。
阳极由能够可逆存储氢的金属合金制成,氢以晶格形式存储在该合金内,这样就形成了一个氢金属电池。由氢氧化镍制成的阴极位于含有20%的电解液中。放电时氢被氧化,同时在两个电极处产生1.32V的电压。为了在放电结束时防止替代氢而氧化金属,负电极的尺寸比正电极大得多。