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锂离子电池和燃料电池特性介绍

2019-07-13 23:52发布

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1 锂离子电池

锂离子电池的正极材料一般为含锂氧化物或含锂磷酸盐，负极材料一般为锂化石墨。充放电时，锂离子在正负极进行嵌入和脱嵌，以完成电荷转移。
电池电极发生的化学反应为：
锂离子电池具有高电压平台，典型工作在2.5~4.2V，平均电压3.7V。商品锂离子电池质量能量密度高达240Wh/kg，体积能量密度高达600Wh/L，可以在30C率下连续放电或者100C下脉冲放电。锂离子电池充电温度在0~40℃，放电温度在-40~65℃，要特别注意在低温(<0℃)下快速充电可能会导致不安全。除此之外，尽量避免锂离子电池过度放电(<2V)和高温下(>65℃)放电，这都会导致锂离子电池容量发生不可逆的衰减。
下面是锂离子电池的优缺点比较:

2 燃料电池

燃料电池就像小型发电机，只要加入燃料就可以源源不断提供能量。其化学反应原理很简单，就是氢气和氧气反应生成水的过程。由于只有质子交换膜燃料电池(PEMFC)能够在低温(75~85℃)下工作，因此主要介绍PEMFC的相关特性。
氢/氧燃料电池单体在室温下理论电压为1.23V，但是由于会发生活化极化、欧姆极化和浓差极化三种现象，导致是实际工作电压一般为0.5~0.9V。
PEMFC原理虽然简单，但是控制过程还是很复杂的。从氢气的存储安全到燃料输出控制，从空气供应、水管理、热管理再到输出电压的稳定，涉及到很多控制变量，而整个PEMFC系统的性能取决于合适的控制策略，这也让其成为行业研究的热点之一。
以上。
参考书籍：《电池手册》Thomas B. Reddy

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