电池如何工作

A电池是一种用于储存化学能并将该化学能转化为电能的装置。电池由一个或多个组成电化学细胞，每个都由两个半纤维组成或电极。一个半细胞，称为消极的电极，具有微小的，带负电荷的亚原子颗粒的过多电子。另一个称为积极的电极，具有电子不足。当两半通过电线或电缆连接时，电子将从负电极流向正电极。我们称这种电子电流。可以利用这些移动电子的能量进行工作 - 例如运行电动机。当电子传递到正面时，流量会逐渐减慢，电池掉落产生的电压。最终，当正面与负面的电子一样多，电池被认为是“死亡”，并且不再能够产生电流。

电子是由化学反应产生的，并且在市售电池中使用了许多不同的化学反应。例如，熟悉的碱性电池通常用于手电筒和电视遥控器通过涉及锌和氧化锰的化学反应发电。大多数碱性电池都被认为是一次性电池。一旦他们死了，它们就毫无用处，应该被回收。另一方面，汽车电池需要可充电，因此不需要持续更换。在一个可充电电池，电能用于逆转电化学细胞的负和正半半，重新启动电子流。

汽车制造商已将三种可充电电池识别为适合电动汽车的使用。这些类型是铅酸电池，镍金属氢化物（NIMH）电池和
锂离子（锂离子）电池。

铅酸电池是在1859年发明的，是仍在使用的最古老的可充电电池形式。自19世纪以来，它们已被用于所有类型的汽车（包括电动汽车）。铅酸电池是一种湿电池电池通常在开放容器中含有温和的硫酸溶液。该名称来自用于在这些电池中发电的铅电极和酸的组合。铅酸电池的主要优点是，在使用了很多年之后，它们的生产良好且便宜。但是，它们在被使用时确实会产生危险的气体，如果电池充电过多，就有爆炸的危险。

镍金属氢化物电池在1980年代后期进入商业用途。他们有很高的能量密度- 也就是说，可以将大量的能量包装成相对较小的电池中 - 并且不含任何有毒的金属，因此它们易于使用回收。

锂离子电池在1990年代初进入商业用途，其能量密度很高，并且比大多数不使用时失去电荷的可能性较小 - 一种称为的属性自我排放。由于其重量轻且维护要求低，锂离子电池被广泛用于电子设备，例如笔记本电脑。一些专家认为，锂离子电池与科学尚未开发完美充电电池的近距离接近，这种类型的电池是最好的候选者为电动汽车供电不久的将来。称为锂离子聚合物电池的锂离子电池的变化也可能对电动汽车的未来有价值。这些电池最终可能比锂离子电池少成本要少。但是，目前，锂离子聚合物电池非常昂贵。

也许与电池相关的最大问题是为它们充电。您如何为电动汽车电池充电？更重要的是，您在哪里为电动汽车电池充电？你能自己做吗？你可以在家做吗？阅读下一页找出答案。

除非您可以充电，否则可充电电池是没有用的。如果您在电动汽车中用完果汁，则不能仅仅在当地加油站快速停止 - 除非您当地的加油站有一个可以将其插入的地方。不幸的是，为大型阵列充电电动汽车中的电池可能需要几个小时，而且大多数加油站都希望您没有阻止其车道
那么长。

充电问题的最佳解决方案是在晚上将汽车带回家并将其插入，类似于您可以插入笔记本电脑或数字音乐播放器的方式，以便它可以过夜。电动汽车将配备充电系统，使它们可以从标准的电气插座上充电，以便第二天早上您可以再次上路。尽管至少有一家公司声称正在开发可以在10分钟内为电动汽车充电的系统
3和10个小时，将电动汽车电池带到充分的强度使用正常的家用电力
[来源：Fehrenbacher]。

丹尼尔·贝雷胡克（Daniel Berehulak）/盖蒂图像
一名男子于2008年8月13日在英国伦敦的一个充电站向他的电动汽车收费。

一旦电动汽车充电，它就需要再次充电之前要走多远？这取决于许多因素，包括车辆中的电池类型。使用铅酸电池的电动汽车的范围最短 - 一次充电约80英里（128.7公里）。NIMH电池的性能更好，每充电约120英里（193.1公里）。这是锂离子电池Excel的地方，每充电220英里（354.1公里）的范围超过220英里（354.1 km） - 以特斯拉跑车为例。如果驾驶距离是最重要的考虑因素，则锂离子电池就是
选择。

EV的范围甚至可以通过称为的技术进一步扩展再生制动，它利用汽车制动器的动能来激活电池。在最佳驾驶条件下，再生制动可以将汽车的范围扩展到50％，尽管在大多数情况下，驾驶范围的增益将较小。

但是，如果您想在电动汽车上长途旅行，并且不会回家过夜充电呢？您可以在某个地方插入吗？很少充电站目前存在，但是电动汽车的制造商正计划建造充电站，以便当客户开始驾驶电动汽车时，基础设施将建立。Tesla Motors是全电动Tesla Roadster的制造商，他与一家主要的酒店连锁店达成了协议，为希望在一夜之间为他们的Roadsters充电的顾客提供充电电台。充电站的一个优点是，他们可能能够比家庭充电系统更快地为汽车充电，尽管车辆不太可能在加油站内进出。不幸的是，可能需要一段时间才有足够的充电站，以使电动汽车所有者在长途旅行中充电。在不久的将来，电动汽车将最适合通勤上班或学校以及当地旅行和购物旅行。当以这种方式使用时，每天晚上，汽车将安全地塞在车库中，以进行电气填充。

接下来，找出一些优势 - 是的，甚至是一些缺点 -
全电动。

电动汽车电池最明显的优势是它们不会产生与内燃机相关的污染。但是，他们仍然有环境成本。用于充电电动汽车电池的电力必须来自某个地方，现在，大多数电力都是通过燃烧化石燃料而产生的。当然，这会产生污染。但是，与内燃机产生的污染相比，燃烧化石燃料以充电电池产生的污染是如何产生的？根据加拿大电动汽车协会或EVAC的说法，即使是从煤炭动力发电机切割的电动汽车碳排放大约一半。电动汽车从清洁形式的发电形式中充电，例如水力发电和核电厂，可以将碳排放量减少到当前燃烧发动机当前生产的碳排放量不到百分之一。因此，即使在最坏的情况下，由电动汽车电池操作的汽车比汽油动力汽车更干净。

Karen Keczmerski/iStockphoto
看来电池是为车辆供电的实用方法。有什么优点和缺点？

电池动力电动机比汽油动力发动机的另一个重要优点是燃料的较低成本 - 即电动汽车的电力和内燃机的电气。美国能源部计算出，典型的电动汽车可以以价值一美元的电力运行43英里。只有大幅下降的成本汽油可以为每英里成本低的任何地方提供汽油动力的汽车。

这些可充电电池的另一个优点是它们可以很好地回收。这些电池中几乎可以回收100％，这使旧电池无法成为处理问题。

正如我们上一节中提到的那样，电池供电的汽车的主要缺点是充电电池所需的时间。和锂离子电池技术，充满电的电动汽车可以行驶的距离与带有充满气罐的内燃机车辆相当，但仍需要在当时的充电器上放置。目前，这意味着排水电动汽车将停止使用几个小时，然后再充分充电。当然，这是一个严重的劣势。将来，更快的充电技术可能会可用，但是在短期内，电动汽车不会成为长途旅行的首选车辆。即便如此，大多数驾驶都相对离家较近，因此，电池电量将与汽油功率一样。对充电状况的一种可能解决方案可能是电池替换站，在那里无需为电动汽车充电，而是可以简单地将排水电池换成充满电的电池。该系统将允许电池在车辆之外充电，并大大减少电池完全放电后再次运行电动汽车所需的时间。

电池电池的另一个缺点是它们的重量。因为他们需要做的比传统的汽车电池更多，所以电动汽车电池需要将其连接到阵列或电池组中，以提供额外的电源。这些电池收集很重。锂离子电池组特斯拉敞篷跑车重约1,000磅（453.6公斤）。这是很大的重量，可以大大减少汽车的范围。但是，敞篷跑车的设计师用轻框架和车身面板抵消了此电池重量。整辆汽车的重量仅为2,690磅（1220.2千克） - 当您认为超过三分之一的重量是电池时，并不是很重。

鉴于电池对电动汽车的重要性，您可能会想知道随着电池越来越较大，电池会发生什么。可以为汽车供电多长时间？当它最终死亡时，可以更换它还是购买新车更经济？请仔细阅读，找出答案。

电动汽车电池将持续多长时间？锂离子电池组特斯拉敞篷跑车预计的寿命约为5年或100,000英里。在那个时候，该包将需要更换，费用约为10,000美元。当然，这很昂贵，但是敞篷跑车本身的价格将近100,000美元，这使电池组的成本看起来负担得起。也许大多数车主毫无疑问，大多数车主都会更喜欢更换电池组，而不是购买全新的跑车。

贾斯汀·沙利文/盖蒂图像
2009年的特斯拉敞篷跑车是一款全电动，零排放车，能够在近250英里上行驶
一次充电。

诚然，电池维护成本将增加操作任何电动汽车的费用。电动汽车中使用的电池组将密切包含，因此您很可能需要将电动汽车带到经销商处，以维修电池。要考虑的另一点是，目前，这是一项相对较新的技术。随着电动汽车在道路上变得越来越普遍，与之相关的一些高价将下降。但是目前，特斯拉跑车的10,000美元电池是我们唯一的参考点之一。其他电动汽车中的电池会更高吗？他们的成本会更低吗？在某些电动汽车中替换电池的成本会超过简单购买新车的成本吗？只有时间会给出答案。