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1、我我的的”小小車車”我我的的夢夢080603119林丽华我們的組員080603120林丹080603122黃根寶洪志明080603121林漢禎080603123張儒煜080603127080603124劉景濤080603125黃德宇080603126黃權學汽车产业发展趋势汽车产业发展趋势替代性能源汽车替代性能源汽车生物柴油汽车乙醇汽车天然气汽车电动力型电动力型混合动力汽车 (HEV)纯电动车（EV)燃料电池汽车（PHEV）中国新能源汽车发展的方向中国新能源汽车发展的方向2009 年年3 月月20 日国家发改委发布日国家发改委发布汽车产业调整与振兴规汽车产业调整与振兴规划细则划细则，提出在，提出
2、在2011 年前，形成年前，形成50万辆纯电动、充电式万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，占乘用车销混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，占乘用车销售总量的售总量的5%。2009 年年6 月月25 日，工信部发布日，工信部发布新能源汽车生产企业及产新能源汽车生产企业及产品准入管理规则品准入管理规则，将新能源车清晰的划分为起步期、发展，将新能源车清晰的划分为起步期、发展期和成熟期三个不同的技术阶段。燃料池车、氢发动机汽车期和成熟期三个不同的技术阶段。燃料池车、氢发动机汽车和二甲醚汽车被列入起步期；锂离子动力蓄电池为动力的混和二甲醚汽车被列入起步期；锂离子动力蓄电池为动
3、力的混合动力乘用车、商用车，以及纯电动汽车，属于发展期；使合动力乘用车、商用车，以及纯电动汽车，属于发展期；使用铅酸蓄电池和镍氢电池的混合动力乘用车则为成熟期用铅酸蓄电池和镍氢电池的混合动力乘用车则为成熟期高效储能电池高效储能电池燃料电池镍氢电池锂电池燃料电池燃料电池 燃料电池汽车的原理是让氢、氧在催化剂作用下，通过燃料电池汽车的原理是让氢、氧在催化剂作用下，通过化学反应产生电能，以此作为驱动汽车发动机的能源；而传化学反应产生电能，以此作为驱动汽车发动机的能源；而传统电动车直接利用电能驱动机车运转。统电动车直接利用电能驱动机车运转。 2008 年北京奥运会上展示的年北京奥运会上展示的3 辆燃料
4、电池客车，每辆燃料电池客车，每辆客车的成本辆客车的成本300 多万元，而目前公交系统进口的欧多万元，而目前公交系统进口的欧标准传统发动机低地板大客车售价仅在标准传统发动机低地板大客车售价仅在100 多万元。多万元。 一般来讲，燃料电池发动机的转化效率比普通内燃机一般来讲，燃料电池发动机的转化效率比普通内燃机高出高出40%60%，按照普通轿车百公里耗油量标准看，燃，按照普通轿车百公里耗油量标准看，燃料电池轿车百公里需要气态氢料电池轿车百公里需要气态氢1.2kg左右。据报道，宝马左右。据报道，宝马公司公司7 系氢内燃机轿车具有氢与汽油两用的燃料发动机系氢内燃机轿车具有氢与汽油两用的燃料发动机, 通
5、过仪表盘上的转换开关实现自由切换通过仪表盘上的转换开关实现自由切换, 当氢燃料驱动时当氢燃料驱动时, 0100km/h 加速时间为加速时间为9.5s, 最高车速可达最高车速可达230km/h。镍氢电池工作原理镍氢电池工作原理 镍氢电池的全称是“ 金属氢化物镍电池” ,它以储氢合金作为负极活性物质, 以氢氧化镍作为正极活性物质, 以氢氧化钾为主要成分的强碱性水溶液作电解液, 在充放电过程中利用了储氢合金的电化学吸附和释放氢的可逆性, 产生电动势, 其具体反应如下镍氢电池优势镍氢电池优势它是碱性蓄电池，负极是吸藏它是碱性蓄电池，负极是吸藏氢气的合金材料（氢气的合金材料（mhmh），电动），电动势为
6、势为1.32v1.32v。能量密度高。主。能量密度高。主要优点是：比能量高（一次充要优点是：比能量高（一次充电可行使的距离长）；比功率电可行使的距离长）；比功率高，在大电流工作时也能平稳高，在大电流工作时也能平稳放电（加速爬坡能力好）；低放电（加速爬坡能力好）；低温放电性能好；循环寿命长；温放电性能好；循环寿命长；安全可靠，免维护；无记忆效安全可靠，免维护；无记忆效应；对环境不存在任污染问题，应；对环境不存在任污染问题，可再生利用，符合持续发展的可再生利用，符合持续发展的理念。但是，理念。但是，Ni-MHNi-MH蓄电池成蓄电池成本太高，价格昂贵。本太高，价格昂贵。 镍氢电池的劣势镍氢电池的劣
7、势在发展新能源汽车上，目前镍氢电池技术最成熟，未来在发展新能源汽车上，目前镍氢电池技术最成熟，未来3 3 年年内仍将是新能源车的主流，之后镍氢电池技术将和磷酸铁锂、内仍将是新能源车的主流，之后镍氢电池技术将和磷酸铁锂、氢燃料电池三分天下，氢燃料电池三分天下，5 5 年后将逐渐被锂电池及燃料电池所年后将逐渐被锂电池及燃料电池所取代。取代。镍氢电池也具有难以克服的缺点，即记忆效应。记忆效应是指在电池充放电过程中，会在电池极记忆效应是指在电池充放电过程中，会在电池极板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。少电池极板的
8、面积，也间接影响电池的容量。镍氢电池的记忆效应和充电发热等方面的问题直接影镍氢电池的记忆效应和充电发热等方面的问题直接影响到该电池的使用。除此以外，镍氢电池自放电率高、响到该电池的使用。除此以外，镍氢电池自放电率高、比能量较小，只能用在比能量较小，只能用在HEV 上，这些缺点的存在使镍上，这些缺点的存在使镍氢电池只能是过渡产品。氢电池只能是过渡产品。早期锂电池早期锂电池早期的锂电池的负极材料是单质锂，由于锂相当活泼，遇水早期的锂电池的负极材料是单质锂，由于锂相当活泼，遇水会剧烈反应生成会剧烈反应生成LiOHLiOH，甚至燃烧或爆炸，所以一般采用非水，甚至燃烧或爆炸，所以一般采用非水电解液，如无
9、机的电解液，如无机的SOCl2 SOCl2 及有机的四氢呋喃等。及有机的四氢呋喃等。虽然如此，由于锂的强活性，安全问题仍然很难解决，虽然如此，由于锂的强活性，安全问题仍然很难解决，尤其是到了二次锂电池时期，反复的充放电使得高活性尤其是到了二次锂电池时期，反复的充放电使得高活性的粉状锂单质积累得的粉状锂单质积累得越来越多；在充电过程中形成的锂晶体可能结成枝状，越来越多；在充电过程中形成的锂晶体可能结成枝状，引起短路等严重问题，对此人们采取的措施一般是使用引起短路等严重问题，对此人们采取的措施一般是使用锂合金或采用尽可能小孔径的隔膜等。锂合金或采用尽可能小孔径的隔膜等。现代锂电池充放电图现代锂电池
10、充放电图图摇椅式锂离子电池的充放电原理图摇椅式锂离子电池的充放电原理 在充电时，阴极部分的锂离子脱嵌，离开含锂化在充电时，阴极部分的锂离子脱嵌，离开含锂化合物，透过隔膜向阳极移动，并嵌入到阳极的层合物，透过隔膜向阳极移动，并嵌入到阳极的层状结构中；反之在放电时，锂离子在负极脱嵌，状结构中；反之在放电时，锂离子在负极脱嵌，移向正极并结合于正极的化合物之中。与传统锂移向正极并结合于正极的化合物之中。与传统锂电池不同的是，被氧化还原的物质不再是电池不同的是，被氧化还原的物质不再是Li Li 和和Li+Li+，Li+Li+只是伴随着两极材料本身发生放电而产只是伴随着两极材料本身发生放电而产生的氧化态的
11、变化而反复脱嵌与嵌入，往返于两生的氧化态的变化而反复脱嵌与嵌入，往返于两极之间，所以锂电池又被称作摇椅电池极之间，所以锂电池又被称作摇椅电池(Rocking (Rocking chairbatterychairbattery) )。此种电池的一个典型放电原理为：此种电池的一个典型放电原理为： 正正 极：极：CoO2+Li+e-=LiCoO2CoO2+Li+e-=LiCoO2 负负 极：极：LiC6-e-=6C+Li+eLiC6-e-=6C+Li+e 总反应：总反应：CoO2+LiC6=LiCoO2+6CCoO2+LiC6=LiCoO2+6C优秀的负极材料应该具有以下特性优秀的负极材料应该具有以
12、下特性: :Li+Li+在脱嵌过程中电极电位变化较小，且在脱嵌过程中电极电位变化较小，且接近金属锂的电位接近金属锂的电位与与 Li+Li+的插入过程吉布斯自由能变化小，的插入过程吉布斯自由能变化小，保证过程的高度可逆性保证过程的高度可逆性在电极结构的表面与内部在电极结构的表面与内部Li+Li+都有较高的都有较高的扩散速率，以提高电极的电导率扩散速率，以提高电极的电导率有较高的热稳定性及对电解质的相容性有较高的热稳定性及对电解质的相容性价格低廉，易于制备价格低廉，易于制备负极材料的种类负极材料的种类金属合金负极金属合金负极金属氧化物负极金属氧化物负极碳负极材料碳负极材料过渡金属氮化物（过渡金属氮
13、化物（如如Li2.6Co0.4N Li2.6Co0.4N 能量密度可高达能量密度可高达900mAh/g900mAh/g）纳米硅材料（纳米硅材料（利用化学蒸气沉积法在碳材料中复合进利用化学蒸气沉积法在碳材料中复合进去一些纳米硅，能量密度可达去一些纳米硅，能量密度可达1200mAh/g1200mAh/g）锂离子电池与传统电池性能比较锂离子电池与传统电池性能比较电池种类镉镍电池金属氢镍电池锂离子电池体积能量密度/(WhL)现状160200240将来240360425质量能量密度/(Wh/kg)现状7080100将来80110160平均输出电压/V1.21.23.6使用电压范围/V1.41.01.41
14、.04.22.5循环寿命现状500500500将来100010001000使用温度范围/充电045045045放电-2065-2065-2060长期存放-2045-2045-2045月自放电率/%15202530612主要传统锂一次电池的理论工作特性主要传统锂一次电池的理论工作特性正极材料分子 量化合 价 的 变 化密度g/cm3理论电量(正极)电池反应与锂负极单体电池的理论值Ah/gAh/cm3g/Ah电压V比能量Wh/kgSO26411.370.4192.392Li+2 SO22Li2S2O23.11170SOCl211921.630.4502.224Li+2 SOCl24LiCl+S+
15、SO23.651470SO2Cl213521.660.3972.522Li+ SO2Cl22LiCl+ SO23.911405Bi2O346668.50.352.972.866Li+ Bi2O33Li2O+2Bi2.0640Pb2Bi2O5912109.00.292.643.4110Li+ Pb2Bi2O55 Li2O+2Bi+2Pb2.0544(CF)n(31)n12.70.862.321.16nLi+(CF)nnLiF+nC3.12180CuCl2134.523.10.41.222.502Li+ CuCl22LiCl+Cu3.11125CuF2101.622.90.531.521.872L
16、i+ CuF22LiF+Cu3.541650CuO79.626.40.674.261.492Li+CuOLi2O+Cu2.241280CuS95.624.60.562.571.792Li+CuSLi2S+Cu2.151050FeS87.924.80.612.951.642Li+FeSLi2S+Fe1.75920FeS2119.944.90.894.351.124Li+ FeS22 Li2S+Fe1.81304MnO286.915.00.311.543.22Li+ Mn()O2Mn()O2(Li+)3.51005MoO314314.50.190.845.262Li+ MoO3Li2O+Mo2O32.9525Ni3S224040.472.124Li+ Ni3S22 Li2S+3Ni1.8755AgCl143.315.60.191.045.26Li+AgClLiCl+Ag2.85515Ag2CrO4331.825.60.160.906.252Li+ Ag2CrO4Li2CrO4+2Ag3.35515V2O5181.913.60.150.536.66Li+ V2O5LiV2O53.4490主題分析：我的主題分析：我的“小車小車”我的夢我的夢謝謝谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢
