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临近过年送谈资!浅谈电动车和锂离子电池!
土拨鼠挖车 666浏览 2020-01-14

科技发展、社会进步,这是客观趋势,谁也阻挡不了,以汽车行业来看,传统动力汽车已经存在了100多年,受到材料以及技术因素,传统动力汽车再怎么先进,也无法避免通过化石能源作为燃料,比如石油、比如天然气等,这些能源好处是开采加工即可使用,缺点是污染、能量应用率低、化石能源有限等,因此突破瓶颈,只有选择其它替代物,目前人们开始普及电动汽车就是一个思路(抛开其它市场博弈等衍生问题这里不表)。

尽管目前电动车才真正意义向社会普及,但电动车的出现可以追溯到很久以前,世界上最早的电动车诞生于19世纪30年代,而电动车的核心动力部件电动机,诞生于1828年,当时,匈牙利发明家杰德利克(ÁnyosIstvánJedlik)发明了世界上第一台电动机。

杰德利克

 

直流电动机原型机

杰德利克的直流电动机,包括定子,转子和换向,这也是直流电动机的鼻祖。

据说当时有人用杰德利克创造出的电动机研制了一辆电动车,但又有材料显示,这位大神并没有立刻将电动机成果公之于众,直到28年后的1856年,他才谈到自己最重要的发明-原型发电机。

如果是这样,按理说,电动车应该至少在1856年才出现,但1834年,美国佛蒙特州的托马斯·达文波特(Thomas Davenport)建造了一个类似的装置,同年,荷兰格罗宁根的斯特拉廷教授和他的助手贝克尔发明了一种小型的电动汽车,由不可充电的电池供电。

直到1859年,法国物理学家普兰特发明了铅酸电池,另一位法国科学家阿尔方斯·福尔在1881年极大地改进了电池的设计之后,电动车才开始社会化大生产。当然,提及以上铅酸电池发明者,也必须说一点,就是要铭记下电池的发明者,其实很多时候我们都会念叨出他的名字,他就是伏特!


伏特,电池发明者(1745~1827)

有了可充电的铅酸电池,电动车应用更具有实际意义,下图是法国发明家古斯塔夫·特罗韦(GustaveTrouvé)于1881年4月在巴黎大街上进行电动车的动态测试。

电动三轮车

 

上图是美国的电动四轮车广告,从内容看,当时人们已经将低噪音、清洁无污染作为卖点,而且宣传倾向于是女性专用车。

事实上,在1920年以前,电动车市场的占有率达到38%,第一大占有率是蒸汽动力车,汽油车仅排第三位,而随着更多油田的发现以及道路基础设施的完善,汽油车才逐渐主导市场,更长的道路当然需要续航里程更长的车型,因此,现在说到电动车推广,并非是电动车的初生,而是电动车的一次凤凰涅槃式的归来,能够归来,则是人们发明出的以锂离子电池为代表的能量源,赋予了电动车新时代的应用意义。

锂离子电池可分为锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂以及镍钴锰锂等,现在很多车企制造电动车都选择镍钴锰锂,即人们常说的三元锂离子电池。

三元锂离子电池相较以上其它锂电池同门,其实在安全、循环充放电次数、制造难易度等方面都不是出类拔萃的,但为啥很多车企还选三元锂离子电池作为私家车动力源呢,主要就是三元锂离子电池有个独有优点,即电池能量密度相较其它为最高,现在电动车的续航里程是人们关心的问题,而三元锂离子电池与其他类型锂离子电池相比,同体积下能让车跑的更远。

此外,锂离子电池的充放电不是化学反应,就是物理运动,充电时,锂离子通过电解液,同时穿过隔膜,从正极(如果是三元锂离子电池 正极就是镍钴锰三元材料)向负极移动;放电时,锂离子原路返回,脱离负极而到正极,但是电子没法跟着锂离子同路,因为中间有隔膜板,隔膜板可理解为“网兜”,锂离子过去了,但是电子过不去,而有人说电子比离子小太多,为啥大的过去,小的过不去?因为隔膜板是绝缘物,排斥电子,因此电子只能从外部电路通过,此时外部电路连接的负载就能够工作啦!负载如果是驱动电机,那电动车就能跑起来了!

土拨鼠手绘图

通过锂离子的来回移动,犹如累傻小子一般实现能量的产生,锂离子无疑就是这个傻小子,不过一旦锂离子发威,变成锂金属了,那就危险了(锂电池就是如此,相比锂离子电池要危险很多),锂这种物质非常活跃,根本不用点火才着,遇到氧气立刻爆燃,因此科学家千方百计不让它从离子变成锂金属,即使少量析出成金属了,由于正负极材料还有保护作用,避免氧原子与锂的直接接触,因此也会避免自燃发生。

而目前有的锂离子电动车自燃,很多情况下还是由于外在碰撞导致电池内部结构变化引起短路,从而起火爆炸。

另外电动车为了更安全,比如长城旗下欧拉电动车,会采用瞬时关闭隔膜的方式阻止锂离子移动,从而阻断电流产生,也能很好起到安全保护作用。

电池的科技内涵十分丰富,也十分复杂,以上仅仅是电动车和电池的一些浅显回顾的小皮毛,希望能引发各位朋友一丁点关于电动车原理的小兴趣,聊作茶余饭后的谈资。

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新能源
 
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