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電池簡介與未來市場發展 方形溝槽模頭出口不同黏度流體 干擾實驗規劃 報告人: 蔡弘益 報告內容 相關知識 電池種類及用途 電池測試曲線 電池未來產業發展 實驗規劃 電池基本原理 負載 鋅 銅 電 池 例 子 相關單位 電壓：(V)伏特 電流：(A)安培 功率：(W)瓦特 電阻：(Ω)歐姆 相關式 V = IR W(Wh)= I(Ah)V 電 池 種 類 、 反 應 式 、 理 論 電 量 常見電池種類 一次電池： 碳鋅電池、鹼性電池、鋰電池、氫氧電池、 鋅空氣。 二次電池(可充電電池) 鉛酸、鎳氫 、鎳鐵 、鈉硫 、鋰離子、鋰 高分子 電池用途 碳鋅：時鐘、隨身聽、手電筒、遙控器 鹼性：數位或普通相機 、MP3 播放器、無線電對講機 、掌上型遊戲機 氫氧：閃光燈、數位相機 鋰錳一次：計算機、翻譯機 鉛酸：汽機車備用、緊急照明設備 、電動車、UPS 、通 信電機 、工業用電機 鎳隔：無線家用電話、電動工具 鎳氫：或普通數位相機、MP3 播放器 鋰二次：行動電話、筆記本 、手錶、主機板、V8 、照 像機 電池測試設備 廠商：佳優科技BAT-760 可測電壓範圍：1 mV-5V 可測電流範圍：1 mA-6A 實際電池放電曲線 不同放電電流下曲線圖(3A 國際牌碳鋅) 600 mAh 433mAh 400mAh 535mAh 200 mAh 826mAh 100mAh 1050mAh 松下 電池比較 碳鋅 鹼性 氫氧 不同廠牌鹼性電池比較 鎳氫電池充電曲線與溫度關係 小型二次電池占有率 鎳鎘電池 鎳氫電池 鋰離子電池 鋰高分子電池 小型二次電池比較 Ni-Cd Ni-MH Li-Ion Li-Polymer 電壓(V) 1.2 1.2 3.7 3.7 體積能量密度 (Wh/L) 200 300 400 350 重量能量密度 (Wh/Kg) 60 80 127-150 120-135 功率密度(W/kg) 190 200 381 240 能量效率(%) 75 70 >95 >85 壽命(cycles) 500 500 >500 >500 記憶效應 有 少許 無 無 價格(Ni-Cd=1) 1 1.2 2 3 尺寸 圓型/角型 圓型/角型 圓型/角型/薄片型 薄片型 毒性 Cd 無 無 無 電池產業末來的發展 金屬燃料電池：鋅空氣電池 新型鋰電池：磷酸鋰鐵 燃料電池：鹼性(AFC) 、質子交換膜 (PEMFC)、直接甲醇(DMFC) 太陽能電池：太陽能集電板的研發。 鉛酸電池：價格便宜，市佔率高，提高鉛 酸電池的放電效率。 鋅空氣電池原理 空氣極 鋅極 電解液 鋅空氣電池放電曲線 鋅空氣電池應用 全球二次電池比率 台灣筆記型電腦市占率 各種鋰電池之比較表 電 池 成 份 磷酸鐵鋰電池 LiFePO4 鋰鈷電池 LiCoO2 安 全 性 及 環 保 要 求 安全性最佳,且最 符合環保要求 穩定性極差,必須謹 慎處理,可能發生爆 炸或起火 有可能發生爆炸或 起火 穩定性極差,必須謹 慎處理,可能發生爆 炸或起火 循 環 次 數 最佳循環壽命可 達1,000 次以上, 是目前最佳之電 池 尚可接受 循環壽命約300~500 次,不適合大倍率放 電 不能接受 循環壽命約100 ~800次(依不同之放 電倍率而改變) 尚可接受 循環壽命約300 ~500次,不適合大倍 率放電 能 量 密 度 可接受 佳 可接受 佳 長期使用成本 最經濟 高 可接受 高 溫度耐受性 極佳 (-45 ℃~70℃) 高於55 ℃ 或低於 -20 ℃ 則衰退 高於50 ℃ 則迅速 衰退,不適合高溫放 電 高於55 ℃或低於 -20 ℃ 則迅速衰退 備 註 鋰錳電池 LiMn2O4 鋰鈷鎳電池 Li(NiCo)O2 1.鉛酸電池成本較低,使用尚稱安全,唯具高污染毒性,對環保影響極大,循環次數少、重 量大,故不在此做比較。 2.鎳氫電池能量密度低,不耐高溫,有強烈記憶效應,不適合作為動力電池,亦不適用於3 C 產品及筆記型電腦。 3.鋰鈷電池雖有高容量,但隨時會發生起火爆炸之危險,不適合使用於隨身攜帶之電器用 品。 4.目前世界各國已證實磷酸鐵鋰電池為目前唯一具有經濟性且符合環保及安全要求,可作 大動力輸入、輸出; 各種需要電池之領域,磷酸鐵鋰電池為最佳之選擇。 電動機車動力貯存 燃料電池 電動機車與50cc機車比較 項目 電動機車 50cc機車 電力 汽油(8840瓦小時/升) 秏能(瓦/公里) 27 127 續航力(公里) 40 120 空車重(公斤) 105 80 使用能源費用支出 (元/每公里) 0.15 0.946 HC+NOX(克/公里) 0.043（電廠） 1.5～2.6 (二期法規3.0) CO２(克/公里) 4.31（電廠） 35～50 0 1.1～4.1 (二期法規4.5) 使用能源(能量密度) 污 染 CO(克/公里) 註：1.油箱容量4公升，每升走30公里。 2.每次充電2度以6元計，40公里／次計。 3.92無鉛汽油每升28.4元。 4.以上用定速30公里測試。 太陽能集電板 單晶矽：效率最高且穩定、價格最貴、以長晶方 式製造 多晶矽：價格較單晶低、以熔融方式製造、目前 產量最大。 非晶矽：價格最低、效率最低，但在陰天時效率較前二者 高。 太陽能發電構造圖 台灣太陽能產值 太陽光電產值：2004年33.5億 2005年70億預 2006年146億 2010年608億 2015年2130億(全球5%) 太陽能蓄電池：太陽光電產值：2005年55 億 2006年146億 2010年400億 2015年1220億(全球16%) 電池生產研發技術重點 電 容 量：體積小、放電時間長、電壓高且 穩定 封裝技術：電量保存時間長、漏液問題 材料來源：取得方便、便宜。 方形溝槽模頭出口不同黏度流體干 擾實驗規劃 影響兩層流體界面波的因素： 流體黏度 流體密度 雷諾數 流體流速 下游位置：固定位置 實驗變數 流體密度 (g/cm3) 流體黏度 (cp) 雷諾數 矽油 (上層) O.97 (固定) 變數 變數 24.8wt%鹽水 (下層) 1.166 (固定) 1.7 (固定) 變數 實驗設計 固定矽油黏度 (1)固定矽油流速 改變鹽水流速 (2)改變矽油流速 固定鹽水流速 更換矽油黏度 (1)依照3000cp數據結果更換 未來工作項目 目前現有矽油：100cp與5000cp 未來需求矽油：1000cp與3000cp 矽油 原裝特定黏度，單價貴。 高黏度矽油與低黏度矽油可依照比例配製，價格 較低。 3000cp(10000cp與1000cp調配)240元/kg， 預計購買40kg。 PAA / 95%甘油水溶液配製 Step1：5克 PAA粉末邊攪邊加入2公斤甘 油中，攪拌1至2星期至完全溶解。 Step2：再加入8公斤甘油，繼續攪拌數 日，達到混合均勻。 (過程中保持空氣隔絕，避免甘油吸收水氣) 目前此溶液常用在單層塗佈上，尚未找到用 在兩層流體上。