蓄电池技能即将发作的两次剧变
锂离子电池的充、放电机理彻底不同于铅酸蓄电池、镉镍蓄电池和镍氢蓄电池。后三种常用蓄电池是经过电极发作电化学反响，改换出其他化合物来贮存电能。而锂离子电池则是经过涂布在电极上的活性资料存储和开释锂离子，即经过锂离子在电极活性资料上的“嵌入”和“脱出”，经过所谓“嵌脱现象”来存储电能。
因为近一时期研讨组织相继发现了很多种可存储（即嵌入）、开释（即脱出）离子的电极活性资料、固态电解质和聚合物隔阂，再加上人们对这些新发现物质的深入研讨，再在此基础上又对蓄电池结构进行了立异改造，所以，“嵌脱式离子蓄电池”的功用得到迅猛前进。
日本、美国和德国学者遍及估计，到2015年、2030年这两个年份，嵌脱式离子蓄电池组的制作本钱将会降至现在价格的1/7和1/40。现在，国外许多科研组织正赶紧对这种蓄电池组的技能实用化研讨，有的已处于等候工业化的阶段。换句话说，有望从本世纪中页起，嵌脱式离子电池组的功用、结构和制作本钱必定会满意人们关于高压、大容量离子蓄电池组所寄予的期望，使BEV、PHV能在功用、价格上真正与已选用了各种先进技能、还在不断前进的M1类汽油机乘用车竞赛，并得以按市场规律很多出产（不是靠政府或民间组织赞助），然后下降轿车的污染物和温室气体的排放量，改动轿车的“食物”结构，使轿车的行进能耗费用大幅度下降。
研讨发现，可利用于“嵌脱反响”的许多无机固体电解质导电率十分高，十分适于制作可快速充电的高电压、高能量密度的电池。
《轿车产业调整和复兴规划》提出，在未来3年内，我国将构成50万辆各类电动轿车的产能。要完结这项使命，离子蓄电池组的产能有必要先行到达。但是，我国有这种先进电池的研发和出产规划吗？若要出产，是液态电解质的“铁电池”？仍是叠层型固体电解质锂离子蓄电池？不得而知。日、德轿车业界已将未来电动轿车的动力来历锁定在“叠层型固体电解质锂离子蓄电池”上。但是，我国锂离子电池出产企业就连“液态电解质锂离子电池”所需的隔阂资料至今也不能出产，悉数要依托进口，价格贵重，占到动力电池本钱的30%以上！近几年，世界动力电池出产商和跨国轿车公司遍及组成各类合资公司，共同开发电动轿车动力电池技能，我国却罕见这样的案例。在这样的基础上建立起来的50万辆电动车年产能，是独当一面型的仍是依靠型的，不难判别。
近年发现的很多优异锂离子蓄电池或“非锂蓄电池”的正极和负极替补活性资料，关于新一代车用动力蓄电池组的研发、推行运用至关重要，也必将推进各类电动轿车高速开展。例如，国外有关组织最近发现，“硫化物锂离子导体”成为晶体物质时，既有很高的锂离子导电性，又有宽广的“电化学窗”，因而，它很有或许成为固体电池的电解质（固体电解质）。此外，玻璃态锂离子固体电解质、非整比化合物和其他一些锂离子蓄电池正极、负极替补活性资料的发现，也备受业界注重。
能够必定的是：
一、将于2015年前后问世的“先进型”蓄电池将不会是“铁电池”，很或许是不 含锂化合物的“嵌脱式离子蓄电池”。
二、将于2030年前后问世的“革新式”蓄电池也不会是“铁电池”，它应是大容量、低本钱的 “嵌脱式蓄电池”，它将很多运用新发现的各类电极活性资料和辅助资料。
飞轮电池
本帖最后由 蓝虎 于 2009-1-24 23:15 修改
飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池 的约束，用物理办法完结储能。众所周知，当飞轮以必定角速度 旋转时，它就具有必定的动能。飞轮电池正是以其动能转化成电 能的。高技能型的飞轮用于贮存电能，就很像标准电池。飞轮电 池中有一个电机，充电时该电机以电动机方法作业，在外电源的 驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池＂充电＂增 加了飞轮的转速然后增大其功用；放电时，电机则以发电机状况 作业，在飞轮的带动下对外输出电能，完结机械能（动能）到电 能的转化。当飞轮电池公出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电 池的飞轮是在真空环境下作业的，转速极高（高达200000r/min， 运用的轴承为非触摸式磁轴承。据称，飞轮电池比能呈可达150W ·h/kg，比功率达5000-10000W/kg，运用寿数长达25年，可供电 动轿车行进500万公里。美国飞轮体系公司已用最新研发的飞轮池 成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行进 600km，由到96km/h加快时刻为6.5秒。
飞轮储能电池的概念起源于上世纪７０年代前期，开始仅仅想将其运用在电动轿车上，但限于其时的技能水平，并没有得到开展。直到上世纪９０年代因为电路拓扑思维的开展，碳纤维资料的广泛运用，以及全世界规模对污染的注重，这种新式电池又得到了高速开展，并且伴随着磁轴承技能的开展，这种电池显示出愈加宽广的运用远景，现正迅速地从实验室走向社会。现在欧美国家已呈现实用化产品，而我国在这方面的研讨才刚刚起步。
一、 何谓飞轮储能电池
飞轮储能电池体系包含三个中心部分：一个飞轮，电动机—发电机和电力电子改换设备。
电力电子改换设备从外部输入电能驱动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转，飞轮贮存动能（机械能），当外部负载需求能量时，用飞轮带动发电机旋转，将动能转化为电能，再经过电力电子改换设备变成负载所需求的各种频率、电压等级的电能，以满意不同的需求。因为输入、输出是互相独立的，规划时常将电动机和发电机用一台电机来完结，输入输出改换器也合并成一个，这样就能够大大削减体系的巨细和分量。一起因为在实践作业中，飞轮的转速可达40000～50000r/min，一般金属制成的飞轮无法接受这样高的转速，所以飞轮一般都选用碳纤维制成，既轻又强，进一步削减了整个体系的分量，一起，为了削减充放电过程中的能量损耗（首要是冲突力损耗），电机和飞轮都运用磁轴承，使其悬浮，以削减机械冲突；一起将飞轮和电机放置在真空容器中，以削减空气冲突。这样飞轮电池的净功率（输入输出）达95％左右。
实践运用的飞轮设备中，首要包含以下部件：飞轮、轴、轴承、电机、真空容器和电力电子改换器。飞轮是整个电池设备的中心部件，它直接决议了整个设备的储能多少，它贮存的能量由公式 决议。式中 为飞轮的转动惯量，与飞轮的形状和分量有关； 为飞轮的旋转角速度。
电力电子改换器通常是由MOSFET 和IGBT组成的双向逆变器，它们的原理不再叙说，它们决议了飞轮设备能量输入输出量的巨细。
二、飞轮电池与其它电池的比较
现在，运用最多最广的储能电池无疑是化学电池，它将电能转变为化学能贮存，再转化为电能输出，它价格低价，技能老练，但污染严峻，功率低下，充电时刻长，用电时刻短，运用过程中电能不易控制。
另一储能电池是超导电池，它把电能转化为磁能贮存在超导线圈的磁场中，因为超导状况下线圈没有电阻，所以能量损耗十分小，功率也高，对环境污染也小。但因为超导状况是线圈处于极低温度下才干完结，保持线圈处于超导状况所需求的低温需耗费很多动力，并且保持设备过大，不易小型化，所以家用市场远景不强。
飞轮电池则统筹了两者的长处，尽管近阶段的价格较高，但伴随着技能的前进，必将有一个十分宽广的远景。下面经过表—1来详细比较三者的优缺点。
表—1 三种电池功用比较
化学电池 飞轮电池 超导电池
储能方法 化学能 机械能 电磁能
运用寿数 3～5 ＞20 ～20
技能 老练 验证 验证
温度规模 约束 不限 不限
相对尺度（同功率） 大 最小 中心
储能密度 小 大 大
放能深度 浅 深 深
价格 低 高 较高
环境影响 污染 无污染 无污染
三、飞轮电池的运用场合及现状
因为技能和资料价格的约束，飞轮电池的价格相对较高，在小型场合还无法表现其优势。但在下列一些需大型储能设备的场合，运用化学电池的价格也十分贵重，飞轮电池已得到逐渐运用。
1、太空 包含人造卫星、飞船、空间站，飞轮电池一次充电能够供给同分量化学电池两倍的功率，同负载的运用时刻为化学电池的3～10倍。一起，因为它的转速是可测可控的，故能够随时检查电能的多少。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可供给超越150KW的电能。据估计比较化学电池，可节省200万美元左右。
2、交通运输 包含火车和轿车，这种车辆选用内燃机和电机混合推进，飞轮电池充电快，放电彻底，十分合适运用于混合能量推进的车辆中。车辆在正常行使时和刹车制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加快或爬坡时，给车辆供给动力，确保车辆运行在一种平稳、最优的状况下的转速，可削减燃料耗费，空气和噪声污染，发动机的保护，延伸发动机的寿数。美国TEXAS大学已研发出一轿车用飞轮电池，电池在车辆需求时，可供给150KW的能量，能加快满载车辆到100Km/h。在火车方面，德国西门子公司已研发出长1.5m，宽0.75m的飞轮电池，可供给3MW的功率，一起，可贮存30%的刹车能。
3、不间断电源 飞轮电池可供给高牢靠的安稳电源，可供给几秒到几分钟的电能，这段时刻足已确保工厂进行电源切换。德国GmbH 公司制作了一种运用飞轮电池的UPS，在5s内可供给或吸收5MW的电能。
4、军用战役车辆 美国国防部猜测未来的战役车辆在通讯、兵器和防护体系等方面都广泛需求电能，飞轮电池因为其快速的充放电，独立而安稳的能量输出，分量轻，能使车辆作业处于最优状况，削减车辆的噪声（战役中十分重要），前进车辆的加快功用等长处，已成为美国军方首要考虑的储能设备。
作为一种新式的储能方法，飞轮电池所具有传统化学电池无法比拟的长处已被人们广泛认同，它十分契合未来储能技能的开展方向。现在，飞轮电池除了上面介绍的运用领域以外，也正在向小型化、低价化的方向开展。现在，最或许呈现的是手机电池。能够预见，伴随着技能和资料学的前进，飞轮电池将在未来的各行各业中发挥重要的效果。
