《锌空气燃料电池在电动车上的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锌空气燃料电池在电动车上的应用（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、锌空气燃料电池在电动车上的应用 博信电池( 上海) 有限公司杨德谦邵伟 摘要： 博信电池公司的D Q C 系列锌空气燃料电池同时具有高能量、高功率、性能价格比高、体积 小、重量轻、安全和环保等特点，是电动车( E V ) 用电池的最佳选择。D Q c 系列锌空气燃 料电池性能已绛达到或超过了“美国标准电池联合会”( U S A B C ) 的中、长期目标，充电费 用低：充电时间短；寿命长，是当前最现实、最优秀的电动车电池。 一前言： 没有污染、没有噪音的清清安静环境是人类的向往，但由于道路上燃油汽车曰益增多而 引发的全球温室效应已经加剧了气候的异常变化，并导致了全球的重大经济损失。日盏严 重的
2、污染问题( 包括车辆尾气排放和噪声) 已经对人类的健康构成重大威胁。 许多国家已经采取了相应措施来减少汽车和摩托车的废气捧放，例如加强烟雾检查项 目、制定低排放车规定等等。但是所有这些措施并不能从根本上解决问题。 为此，世界各国政府都开始立法来推出零污染车辆( 矗卜- 电动车，希望借助推动电动 牟来替代燃油车，以求解决污染和噪音问题。美国的加州曾在1 9 9 1 年通过了零污染车辆的 法规，其它东部沿海的1 0 个州也继加州之后通过了Z E V 法案。1 9 9 5 年，上海政府已经下 令到2 0 0 0 年燃油驱动的助动车将完全被电池驱动的助动车取代。台湾是最先设立产业政策 和相关鼓励政策来
3、鼓励电动摩托车发展从而取代燃油摩托车的地方政府一电动摩托车的发 展被列为6 个产业发展项目之首氇1 9 9 8 年，台湾已经讨论了。电动摩托车发展计划。并同 意补贴6 3 亿新台币。 但是众所周知，电动车的销售及应用市场反馈并不理想，主要原因是缺乏理想的驱动 电池。 当前主要的电动车电池是铅酸电池，它存在着四大问题没有解决，一是能量小移大： 二是充电时间过长：三是电池寿命太短；四是铅和酸造成的二次污染严重。这些问题均阻 碍了电动年的使崩和发展。电动车工业正在焦急地寻找种真正可靠的高性能霉污染电池。 二各种电池技术现状 1 铅酸 铅酸电池是最为成熟并广泛使用的电池。铅酸电池易于生产，相对成本低，
4、功率高， 可在家中充电。然而，比能量低，从而使得由它驱动的电动车行驶里程短；寿命短( 2 0 0 次深循环，源于加州空气赍源委员会( C A R B ) 资料) ；充电时间长；由铅和酸造成的二次 污染严重。难以成为电动车用动力电池的中坚。美国汤浅电池公司的董事长E M e r a a n 先生 就曾说过：“电动车用铅酸电池作为动力是错误的t ”。 2 镍，金属一氢 比能晕和能罱密度均比铅酸电池高，可在家中充电。但成本高，温度高的情况下性能 差。 3 镩离子 比能量和比功率高，可在家中充电，已经被广泛地使用于移动通讯设备，然而用于电 动车领域还存在安全问题，而且成奉高( 源于加州空气资源委员会(
5、 C _ A R B ) 资料) 。 4 锂聚合物 2 6 - l 能量密度高，使用胶体电解质解决了漏液衄匮。但目前成本过高。 5 ，氢燃料电池 容量大、比能量高、功率范围广，但仍处于研究发展阶段，何时成熬，未可预期。 6 辟空气燃料电池 理论比能量高( 1 3 5 0 w h k g ) ，机械式充电，燃料( 锌) 可循环使用，成本低。博信电 池公司已经在此技术上取得了荤人突破并已将电动车用锌空气燃料电池商业化。 三博信锌空气电池的突出性能 1 大功率、高比能量 美国高级电池联合会( u S B c ) 是为了加速电动车用电池的发展而成立的，它已经设立 了电动车用电池发展的中期( 2 0 0
6、 0 年) 和长期( 2 0 1 0 年) 目标。 博信锌空气燃料电池同时具有高比能量和比功率，已经达到或超过了“美国高级电池 联合会”( U S A B C ) 的比能量和比功率的中、长期目标( 见表1 ) 。因比能量高，即每千克 所装有的能量大，因此由一片片电池小室串联后组成的电池的功率完全可以与铅酸电池相 抗衡。而且由于比能量高，由它驱动的电动车行驶里程比锦酸电池长得多。 表l博信电池与U S A B C 目标比较 博信电池 U S A B C 目标。 指标 D Q C - 2 4 - 3 0 0 0D ( ) c 一3 6 4 5 0 0 中期商业长期 标准电压( v ) 2 43 6
7、 能量容量( 1 h ) 3 2 7 04 9 0 0 峰值功率Q 8 0 0 0 0 疆) 2 3 2 0 3 4 8 0 峰值电流( A m p ) 1 7 51 7 5 比能量( W h k g ) 2 0 02 0 08 01 5 02 0 0 比功率 8 0 D 0 0 ( W k g ) 1 5 41 5 41 5 03 0 04 0 0 开路电压( v ) 3 14 8 5 操作电压( v ) 1 7 6 3 1V2 6 4 - 4 6 5V 能量密度( w h 1 ) 2 3 42 4 51 3 52 3 03 0 0 重量( k g ) 1 62 4 价格( S K w H
8、) 1 1 51 1 5 1 5 0 1 5 0 2 0 0 0 7 能延长至 2 0 0 ( R d 外宣传可达3 0 0 次，实际 4 0 0 或更多1 小于2 0 0 次l 一次换“充”电可行驶里程( 公里) 1 5 03 蝴 2 5 元，敬 0 2 0 元，公里或0 2 5 元，公里1换电站收费标准 折合0 1 6 6 元，公里 每月换电次数( 次) 2 - - 4 1 3 - 2 l 每月收费( 元，月) - 1 0 01 6 2 5 2 1 0 电池总价( 元)2 ，8 5 31 , 2 3 0 电池寿命- - 4 0 , 0 0 0 公里 8 o o o 公里 电池折I A (
9、Y r J J q ) + 3 4 6 1 0 0 实际每月收费啊酣月) 1 4 6 2 6 2 5 0 1 0 电后行驶里程 ( 2 0 ；蕈置：1 6 K G ；能量；3 2 7 K W H 。 博信已经完成了上海易维电动车公司出品的l 辆2 4 V 电动助动车的电池配套工作。该 电动助动车守车重6 6 公斤。原装2 颗1 2 伏，4 0 安时的密封铅酸电池电池总重约3 1 公斤。 总能量9 6 0 瓦时，续驶距离4 5 公里。现换装本公司l 颗D Q C - 2 4 - 3 0 0 0 电池，重1 6 公斤，3 2 7 0 瓦时，经过测试，次充电实际续驶距离1 4 6 公里( 时速：2
10、0 - 2 4 公里，小时) 。 3 4 8 “ , 电机车 配套电池；由2 个D Q C - 2 4 - - 3 0 0 0 ( 2 4 V ，1 2 0 A F I ) 型电池串联组成。 1 9 9 9 年1 2 月“信息产业部电子篼二十一研究所”对于配装有D Q C 系列锌空气 燃料电池的一台湾生产的4 8 V 电机车进行了测试。该4 8 V 电机车空车重8 0 公 斤。鹰i 装4 颗1 2 伏4 0 安时的密封式铅酸电酒，总重6 08 公斤，总能量1 9 2 0 瓦 时。现换装本公司2 颗D Q C - 2 4 - 3 0 0 0 电池，重3 2 公斤，6 5 4 0 瓦时，以大干或
11、等于3 0 公里，J 、时以t 的时速，不问断进行6 5 小时，共行驶距离2 0 8 公里。在 该车辆爬坡能力的测试中，其不但能使车辆半坡起步，坡度更达9 - 1 5 度。 注：测试地点：深圳市汽车教练场。天气：晴朗：温度，1 8 - 2 3 “ C 。 台湾两龙电力科技和景兴发协作出品的4 8 V 屯机车，电机额定电压为4 8 3 ，功 率为5 0 0 W ，空车重8 47 5 公斤。原装4 颗1 2 伏2 6 安时的密封式铅酸电池总 重不详。总能量1 2 5 0 瓦时，据称续驶距离6 0 公里( 车速3 0 公野小时) 。现换 装本公司2 颗D Q C - 2 4 - - 3 0 0 0
12、电池，重3 2 公斤，6 5 4 0 瓦时，实颡8 续驶距离1 9 8 公里( 时速：3 0 - 3 5 公里纠、时) 。 台湾易维特出品的4 8 V 电机车，电机额定电压为4 8 V ，功率为1 5 0 0 W ，空车重 6 8 9 5 公斤。原装4 颗1 2 伏4 0 安时的密封式铅酸电池，总重约6 0 公斤，憩能 量19 2 0 瓦时，续驶距离不详。现换装本公司2 颗D Q C - 2 4 - 3 0 0 0 电池，重3 2 公 斤，6 5 4 0 瓦时，实测续驶距离2 5 0 公罩( 时速：3 0 - 3 5 公平+ 孙时) 。 注：上述电动自行车、2 4 V 电动助动车和、电动车一次
13、充电续驶距离测试时闻= 2 0 0 1 9 1 】； 地点：上海市徐汇区华泾路。道路状况：平地，全长2 公里；天气：睛转多云，下午2 时 下了小雨；温度：2 5 3 0 风向：东北风4 _ 5 级。 另外博信还对台湾两龙电力科技和景兴发协作出品的4 8 V 电机车进行了样车速度、电流和 电压测试测试结果妞表5 。 表5样车速度、电流和电压的关系 车速( I o n h ) 电流值( A )电压值( v ) l 平地起动 0 6 05 0 平地 1 0 55 9 9 I 平地 2 01 55 68 I 平地 3 01 5 5 7 2 I 平地 4 02 55 6 5 I 甲地 6 04 04 9
14、 3 l 爬坡( 5 。) 4 04 05 3 3 注：天气晴朗，温度2 5 - 3 0 “ C 。测试时，车载两人，总重2 6 7 k g 。 由表5 可见，该电动车行驶过程中所需峰值电流为6 0 A 。而博信锌空电池空气阴极的 有效反应面积为3 8 0 c m 2 ，因此屯池所需提供的蜂值电流密度为：6 0 A 3 8 0 c r a 2 = 1 5 8 m A c m 2 。 图3 中A B 段为该电动车电池所用的空气阴极电流密度范围。博信电池空气阴极可提供的电 流密度高达8 0 0m A c 1 1 2 以上，而该电动车屯池使用的峰值电流密度仅为Z s s m n 督 圈3 空气阴极极化曲线 圈4单片电池不同放电挤渡下的电压l 电流曲线 。渤裂多乏二 图4 是博信单片锌一空电池不同放电深度下的电压- 电流曲线。图中阴影部分为该电动 车工作电流区域。可见，当放电深度达到8 0 时，即放电快结束时，仍有足够的能量启动。 2 6 _ 7 毯廿0习鲎卅拓罂 u。们“呲叭o ( 一龃脚
