蓄电池又称二次电池,即可以持续进行充放电的电池,如镍氢电池、镍镉电池、锂电池、铅酸蓄电池等。蓄电池种类多样,目前,新能源汽车用动力电池主要以锂电池为主,因为锂电池相比镍氢电池、铅酸电池等,有更好的能量重量比(单位重量的电池所能储藏的电量)、有更好的高温及低温充放电性能以及更长的寿命。当前,新能源汽车用主流锂电池类型主要有钴酸锂电池(特斯拉)、锰酸锂电池(丰田普锐斯、日产聆风)、磷酸铁锂电池(比亚迪e6、华晨宝马之诺1E、北汽新能源EV160等)、三元锂电池(北汽新能源EV200等)。
特斯拉钴酸锂电池
北汽新能源EV200三元锂电池
普锐斯锰酸锂电池

北汽新能源EV160磷酸铁锂电池
工作原理:以镍氢电池、锂离子电池、铅酸蓄电池、燃料电池为例。
锂离子电池:锂电池主要由外壳、正极、负极、隔膜和电解质五部分组成,实际上是一种锂离子浓度差电池,正负极电极由两种不同锂离子嵌入化合物组成,通过锂离子在正负极电极间的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。锂离子的充放电反应机理不是通过氧化还原反应来实现电子转移的,而是通过锂离子在晶状物质的晶格中嵌入和脱出,发生能量变化。在过程中,电解质不参与反应,只起到锂离子的迁移载体作用。
磷酸铁锂电池:正极材料多采用锂铁磷酸盐。 充电时:LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时:Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
负极材料多采用石墨,新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 充电时:xLi+ + xe- + 6C → LixC6放电时:LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

总反应式: LiFePO4+6xC⇔Li1-xFePO4+LixC6
钴酸锂电池:正极材料采用钴酸锂,充电时:LiCoO2=Li1-xCoO2+XLi+ + Xe- 放电时:Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-=LiCoO2
负极材料采用石墨,充电时:6C+XLi+ + Xe-=LixC6 放电时:LixC6=6C+XLi+ + Xe-

总反应式:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6
镍氢电池:镍氢电池主要组成部分与锂电池大致相同,区别在于正负极材料与电解质溶液,且镍氢电充放电机理为氧化还原反应。正极材料一般选用氢氧化亚镍,负极材料选用储氢合金M,隔膜采用接枝聚丙烯,电解液以氢氧化钾溶液为主并添加少量氢氧化钠、氢氧化钾水溶液。
充电时:正极反应Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e- 负极反应M + H2O + e- → MH + OH- 总反应式:M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH
放电时:正极反应NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH- 负极反应MH + OH- → M + H2O + e- 总反应式:MH + NiOOH → M + Ni(OH)2
铅酸蓄电池:铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成,是应用历史最长,也是最成熟、成本售价最低廉的蓄电池,容易实现大批量生产,但因为比能量低、所占质量和体积太大,且一次充电行驶历程较短,自放电率高、循环寿命低,已不适合现代电动汽车发展的需要。主要可分为免维护铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池两种。正极材料一般选用硫酸铅,负极选用活性铅,电解质溶液选用硫酸溶液。反应原理如下:
放电时:正极反应PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 负极反应 Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 总反应式:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
充电时:正极反应PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42- 负极反应PbSO4 + 2e- = Pb + SO42- 总反应式:2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4


