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新能源汽車三大(電池、電機、電控)核心技術(shù),對主機廠工程師而言,動力電池知識是必須要知道的。但是目前許多工程師對動力電池知識了解甚少,主要原因是,動力電池是電化學(xué)領(lǐng)域的,而汽車學(xué)院的沒有這個課程。下面做一些簡要介紹,供大家參考。
一、電池是什么?其功能是什么?
先說水池吧。水杯、水桶、水缸、水池、這里的杯、桶、池、塘,有一個共同的特點,其基本功能是裝水的,不同是容積大小不一樣。水是液體,有一個基本屬性,水是能高處流向低地處的。基本常識是,
人們可能沒有思考,水池原來是空的,水池的水是人倒進去的,在水水池的低處鉆一個孔,一池子水最后會放干的。這個過程里有什么科學(xué)道理?
a)空水池,空的容積才能盛水;
b)水自己進不了水池里,是人倒進去的;
c)有水壓的存在,水才會從高處往地處流動的。
同理,電池是盛“電”的容積,電池里面原來也是“空”的,是沒有電的,電是人充進去的,電池能放電,是因為電池里面有電壓差。
水池是物理學(xué)原理,是裝的液體,水是分子結(jié)構(gòu)的;電池是電化學(xué)學(xué)原理,是裝的帶“電”的,是比分子更小的離子。
二、干電池的基本常識
大家常見在體收音機、收錄機、照相機、電子鐘、玩具等電池,歸類為干電池。在干電池里面的電解質(zhì)是一種不能流動的糊狀物,才叫做干電池(見圖1),這是相對于具有可流動電解質(zhì)的電池說的。
圖1 干電池外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
其外殼是用鋅做成的圓筒型容器,鋅筒中央立著一根碳棒,碳棒頂端固定著一個銅帽。碳棒和鋅筒叫做干電池的電極。聚集正電荷的碳棒叫正極,(符號+, 表示電池的正極),聚集負電荷的鋅筒叫負極(符號-,表示電池的負極)。
放電的基本原理:碳極周圍填滿了二氧化鎂,鋅電極組成了干電池的外殼,碳電極則放在中心。電子是有電子化了的鋅金屬(氧化作用)所給出,流進外部的電路到達炭電極。靠近碳電極的二氧化鎂得到電子(還原作用)生成氫氧離子,并形成了新的化合物叫做氧化鎂。氧化反應(yīng)把電池負極的電子推出去,而還原反應(yīng)則在正極吸收它們。干電池對用戶而言不具再次充電特性,是一次性使用電池。
三、動力電池必須是可充電池
(1)干電池與目前的動力電池最大區(qū)別是:
a)干電池電解質(zhì)是一種不能流動的糊狀物,不具再次充電特性;
b)動力電池是電解質(zhì)鋰離子能在其中能流動的電解液,可以上千次充電;
(2)干電池與目前的動力電池的基本相同點:
a)有正極、有負極、有外殼、是電化學(xué)反應(yīng);
b)干電池與動力電池在單體上,物理特性基本相同,有圓柱、方形的