電動(dòng)汽車用蓄電池的技術(shù)狀況及發(fā)展前景

劉春艷

(黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)生活的高質(zhì)量要求，推動(dòng)著汽車工業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)也伴隨產(chǎn)生了很多問(wèn)題。保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的呼聲日益高漲，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車的大量尾氣排放所造成的大氣污染問(wèn)題一直困撓著人們的生活及社會(huì)的發(fā)展。此時(shí)，電動(dòng)汽車作為無(wú)污染、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)為主打的新一代交通工具誕生了，引起人們的普遍關(guān)注。

一 電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電動(dòng)汽車具備很多的優(yōu)點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行駛零排放、噪音低、能源利用率高、易維護(hù)等。但就目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)說(shuō)電動(dòng)汽車還存在很多亟待解決的問(wèn)題，蓄電池一次充電行駛里程較短、動(dòng)力不足等，而解決的關(guān)鍵是電源技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，這也是電動(dòng)汽車競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

回顧過(guò)去，本土車企發(fā)展新能源汽車已從粗放式、膨脹式發(fā)展正日趨理性。在國(guó)家組織的大規(guī)模示范工作引導(dǎo)下，各類電驅(qū)動(dòng)汽車從研發(fā)狀態(tài)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，取得了初步成績(jī)，同時(shí)也暴露出許多問(wèn)題，這需要各方的共同努力。珠三角、長(zhǎng)三角、京津與中原等地區(qū)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)集群初見(jiàn)端倪，動(dòng)力電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化水平進(jìn)步很快，磷酸鐵鋰電池得到安全使用成為現(xiàn)階段動(dòng)力電池的主力，在安全技術(shù)提升的基礎(chǔ)上，具有更高能量密度的三元材料等電池可望不久得到應(yīng)用，在鼓勵(lì)政策上也有了突破，為下一步推廣工作創(chuàng)造了環(huán)境。

二 電動(dòng)汽車用蓄電池的技術(shù)狀況

目前開(kāi)發(fā)使用的動(dòng)力電池主要包括以下幾種。

1.鉛酸電池。廣泛用于內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源，發(fā)展歷史悠久，技術(shù)成熟，具有可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)?？煞譃閮深?，一是注水式鉛酸電池，價(jià)廉但需要經(jīng)常維護(hù)，補(bǔ)充電解液;二是閥控式鉛酸電池，在充電或工作異常時(shí)在電池內(nèi)會(huì)產(chǎn)生多余氣體，閥控式鉛酸電池可以利用安全控制閥自動(dòng)調(diào)節(jié)以保護(hù)電池，而且此電池還可免維護(hù)。鉛酸電池的缺點(diǎn)：一是體積大、質(zhì)量重;二是壽命短、成本高;三是一次充電行駛里程較短。

2.鎳金屬電池?？煞譃閮煞N——鎘鎳電池和氫鎳電池。鎘鎳電池可以快速充電，比能量高和使用壽命長(zhǎng)，但由于其含有重金屬鎘，易造成環(huán)境污染且價(jià)格較高。氫鎳電池?zé)o重金屬污染問(wèn)題，是一種綠色環(huán)保的鎳金屬電池，正極為鎳氫氧化物，負(fù)極為儲(chǔ)氫合金材料，可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)，在比能量、比功率及循環(huán)壽命等方面都比鎘鎳電池有所提高，已被列為電動(dòng)汽車用首選動(dòng)力電池，但還存在價(jià)格太高、均勻性較差、自放電率較高等問(wèn)題，這都影響其在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用和推廣。

3.鋰離子蓄電池。是一種高容量的可充電的電池，在90年代得到蓬勃發(fā)展。與氫鎳電池相比它能存儲(chǔ)更多的能量、較長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命、更小的自放電率、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境污染，在能量存儲(chǔ)技術(shù)研究方面成為當(dāng)今各國(guó)的熱點(diǎn)。鋰離子蓄電池的電極為鋰金屬氧化物和儲(chǔ)鋰碳材料，根據(jù)電解質(zhì)的不同，鋰離子蓄電池一般可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種。

4.鋅空氣電池。是一種機(jī)械更換離車充電方式的高能電池。鋅空氣電池的優(yōu)點(diǎn)是比能量高、免維護(hù)、適應(yīng)工作環(huán)境廣、環(huán)保、安全可靠;缺點(diǎn)是比功率較小、充電難、壽命較短、不能輸出大電流，通常用其它電池幫助起動(dòng)和加速。

5.超級(jí)電容。是一種電化學(xué)電容，兼具電池和傳統(tǒng)物理電容的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電極材料不同可分為碳類超級(jí)電容和金屬氧化物超級(jí)電容。超級(jí)電容往往和其它蓄電池聯(lián)合應(yīng)用作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源，可以滿足電動(dòng)汽車對(duì)功率和大電流放電的要求，減少蓄電池體積和延長(zhǎng)蓄電池壽命。

6.燃料電池。是一種利用水電解反應(yīng)的逆過(guò)程將燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，反應(yīng)產(chǎn)物是電、水和熱，目前只有質(zhì)子交換膜型燃料電池最適合電動(dòng)汽車使用。燃料電池不需長(zhǎng)時(shí)間充電只按需補(bǔ)充燃料即可，而且無(wú)燃燒真正達(dá)到清潔、可再生、無(wú)排放的要求，同時(shí)無(wú)噪聲、使用壽命長(zhǎng)、可靠性好、易維護(hù)，實(shí)際效率是普通內(nèi)燃機(jī)的2至3倍，將成為21世紀(jì)的首選能源。

7.太陽(yáng)能電池。是一種把光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。目前，部分機(jī)構(gòu)也已研制出了使用太陽(yáng)能電池的電動(dòng)汽車樣車，但由于存在光電轉(zhuǎn)換效率不高、價(jià)格太高、電池系統(tǒng)配置較復(fù)雜等問(wèn)題近期內(nèi)只能作為電動(dòng)汽車的補(bǔ)充電源，還不能大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。

三 電動(dòng)汽車發(fā)展的前景展望

展望2013年，對(duì)于中國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展前景充滿希望。

第一，混合動(dòng)力客車是近期實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化最有希望的產(chǎn)品，應(yīng)高度重視。目前，混合動(dòng)力車的啟停式技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能效果和提升汽車動(dòng)力性能，已經(jīng)得到世界汽車產(chǎn)業(yè)的普遍認(rèn)可與重視，我國(guó)政府已確定在2013年將混合動(dòng)力客車向全國(guó)其他城市擴(kuò)大推廣，期待2013年取得進(jìn)展。

第二，純電動(dòng)小型車是實(shí)現(xiàn)新能源汽車戰(zhàn)略目標(biāo)的主要車型。由于純電動(dòng)汽車是一種新型代步工具，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)還很有限，存在著各方面的擔(dān)憂，讓消費(fèi)者逐步接受電動(dòng)汽車難度很大，要采取多種措施，嘗試多種推廣模式，比如可以根據(jù)私人用車日行里程較短，停車方便，充電樁安裝容易等方面入手在一些比較富裕與重視環(huán)保的中小城鎮(zhèn)開(kāi)展示范工作等。

第三，動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心。要實(shí)現(xiàn)更高能量密度的電池技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新是中心工作，那么在各方面的支持和政策扶植下組建合理的動(dòng)力電池研究體系勢(shì)在必行，既要防止產(chǎn)業(yè)盲目擴(kuò)建與投資又要政策扶持優(yōu)秀電池企業(yè)做大做強(qiáng)，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的電池產(chǎn)業(yè)集群。

第四，蓄電池充電的配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要進(jìn)一步明確一些原則與實(shí)施細(xì)則，防止形成壟斷局面。做好停車位慢充充電樁建設(shè)的調(diào)研、規(guī)劃、建設(shè)、管理與服務(wù)工作，合理布局，節(jié)約土地。充電模式要以慢充為主、快充為輔的方式，這對(duì)汽車電池與電網(wǎng)都有利，并制定全國(guó)統(tǒng)一的電動(dòng)汽車電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)費(fèi)方法。

當(dāng)前，在汽車工業(yè)中電動(dòng)汽車正將成為發(fā)展主流，能量存儲(chǔ)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)突破與完善將成為電動(dòng)汽車領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)伴隨著低成本、高能量密度、高功率密度的動(dòng)力電池商品化的實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)汽車必將成為21世紀(jì)交通工具的主流。