新能源汽车三大(电池、电机、电控)核心技术,对主机厂工程师而言,动力电池知识是必须要知道的。但是目前许多工程师对动力电池知识了解甚少,主要原因是,动力电池是电化学领域的,而汽车学院的没有这个课程。下面做一些简要介绍,但大家参考。
一、电池是什么?其功能是什么?
先说水池吧。水杯、水桶、水缸、水池、这里的杯、桶、池、塘,有一个共同的特点,其基本功能是装水的,不同是容积大小不一样。水是液体,有一个基本属性,水是能高处流向低地处的。基本常识是,
人们可能没有思考,水池原来是空的,水池的水是人倒进去的,在水水池的低处钻一个孔,一池子水最后会放干的。这个过程里有什么科学道理?
a)空水池,空的容积才能盛水;
b)水自己进不了水池里,是人倒进去的;
c)有水压的存在,水才会从高处往地处流动的。
同理,电池是盛“电”的容积,电池里面原来也是“空”的,是没有电的,电是人充进去的,电池能放电,是因为电池里面有电压差。
水池是物理学原理,是装的液体,水是分子结构的;电池是电化学学原理,是装的带“电”的,是比分子更小的离子。
二、干电池的基本常识
大家常见在体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等电池,归类为干电池。在干电池里面的电解质是一种不能流动的糊状物,才叫做干电池(见图1),这是相对于具有可流动电解质的电池说的。
图1 干电池外形及内部结构
其外壳是用锌做成的圆筒型容器,锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽。碳棒和锌筒叫做干电池的电极。聚集正电荷的碳棒叫正极,(符号+, 表示电池的正极),聚集负电荷的锌筒叫负极(符号-,表示电池的负极)。
放电的基本原理:碳极周围填满了二氧化镁,锌电极组成了干电池的外壳,碳电极则放在中心。电子是有电子化了的锌金属(氧化作用)所给出,流进外部的电路到达炭电极。靠近碳电极的二氧化镁得到电子(还原作用)生成氢氧离子,并形成了新的化合物叫做氧化镁。氧化反应把电池负极的电子推出去,而还原反应则在正极吸收它们。干电池对用户而言不具再次充电特性,是一次性使用电池。
二、动力电池必须是可充电池
(1)干电池与目前的动力电池最大区别是:
a)干电池电解质是一种不能流动的糊状物,不具再次充电特性;
b)动力电池是电解质锂离子能在其中能流动的电解液,可以上千次