電動汽車電池技術(shù)研究與展望

朱黎

摘 要：汽車行業(yè)的發(fā)展使得人們的出行變得更加便捷，但同時也給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。而電動汽車的出現(xiàn)，使得環(huán)境污染問題得到了有效的解決，并且得到了人們的高度重視。電視技術(shù)作為影響電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素，對其的研究十分關(guān)鍵。鑒于此，文章就電動企業(yè)電池技術(shù)研究與展望進(jìn)行詳細(xì)論述，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電動汽車；電池技術(shù)；研究；展望

一、電動汽車動力電池技術(shù)研究

（一）鉛酸蓄電池技術(shù)

鉛酸蓄電池是目前能夠大量生產(chǎn)供應(yīng)、在汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電池。它主要由分別浸入電解液的正極板（PbO2）、負(fù)極板（Pb）組成。

（二）鉛酸蓄電池技術(shù)的充放電原理分析

鉛酸蓄電池是利用元素Pb化學(xué)上的不穩(wěn)定性產(chǎn)生電子遷移提供電能的。當(dāng)正、負(fù)極板用導(dǎo)體相連，負(fù)極板上的Pb失去兩個電子與電解液中的S042-生成化學(xué)特性更加穩(wěn)定的PbSO4，電子通過導(dǎo)體被正極板上的Pb4+捕獲也生成PbSO4，以此持續(xù)地為用電器提供電能。當(dāng)正、負(fù)極上的活性物質(zhì)被大量消耗，放電反應(yīng)無法持續(xù)地大量發(fā)生，造成蓄電池虧電，需要進(jìn)行充電。充電時，負(fù)極板上的PbSO4被電解，Pb2+獲得電子還原為Pb；正極板上的Pb2+失去電子被氧化生成PbO2。

1、鉛酸蓄電池技術(shù)的特點分析

鉛酸蓄電池比能量和比功率低、循環(huán)使用壽命短、充電時間長，極大地限制了其在電動車領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。作為電動車的動力電池，目前僅僅應(yīng)用在行駛里程短、對充電要求不高的場合，如觀光車、叉車、短途公共汽車等。

2、鉛酸蓄電池技術(shù)的應(yīng)用前景分析

雖然鉛酸蓄電池作為電動車的動力源存在許多先天不足，許多人并不看好其應(yīng)用前景，但它技術(shù)成熟、可大量生產(chǎn)、造價低，如果能夠改善其比能量和比功率、提高其充電性能和使用壽命，在新的動力電池技術(shù)發(fā)展成熟、廣泛應(yīng)用之前，仍具有一定的應(yīng)用空間。

（三）鋰離子電池技術(shù)

鋰離子電池是20世紀(jì)90年代索尼公司推出的新型高能蓄電池，已經(jīng)在便攜式信息產(chǎn)品中獲得推廣應(yīng)用。電動車用鋰離子電池性能明顯高于上述兩種電池，是目前動力電池的發(fā)展主流。典型的鋰離子動力電池由鋰離子金屬氧化物（LiMO2）構(gòu)成的正極、焦炭或石墨（C）構(gòu)成的負(fù)極以及溶有鋰鹽的有機(jī)溶液組成。

1、鋰離子電池技術(shù)的充放電原理分析

充電時，正極的Li失去電子變?yōu)長i+，脫離金屬氧化物進(jìn)入電解液，負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有許多微孔，從電解液中來的Li+和電子嵌入其中，嵌入的Li越多，容量就越高；放電時，嵌在負(fù)極碳層的Li釋放電子，從碳層中脫出變?yōu)長i+進(jìn)入電解液，電子經(jīng)過用電器到達(dá)正極，和電解液中Li+以及正極金屬氧化物重新組合成LiMO2。

2、鋰離子電池技術(shù)的特點分析

鋰離子電池比能量比鎳氫電池高出一倍多，但是它也存在一些問題，如快速放電性能差、價格過高和過放電保護(hù)問題，更嚴(yán)重的是大容量的、高功率的鋰離子電池安全性上存在較大問題，限制了鋰離子電池在電動汽車?yán)锏拇笠?guī)模推廣運(yùn)用。目前，主要在小容量、低功率的電動汽車上廣泛應(yīng)用。

3、鋰離子電池技術(shù)的應(yīng)用前景分析

鋰離子電池普遍被科學(xué)家們看好，認(rèn)為它是21世紀(jì)純電動汽車發(fā)展的主要動力電池之一。各國汽車生產(chǎn)廠商都將發(fā)展鋰離子電池技術(shù)列為新能源汽車研究的重點項目，未來具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。

（四）燃料電池技術(shù)

燃料電池是一種存在于燃料和氧化劑之中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，目前研究較多的是以氫氣為燃料的氫燃料電池。它的結(jié)構(gòu)同一般蓄電池類似，由正極、負(fù)極和電解質(zhì)隔膜組成。不同的是，燃料電池的正、負(fù)極不包含活性物質(zhì)，僅僅作為催化轉(zhuǎn)換元件，電池工作時，氫氣和氧氣由外部供給。理論上，只要不斷輸入反應(yīng)物，不斷排除反應(yīng)產(chǎn)物，燃料電池就能持續(xù)地供應(yīng)電能。

1、燃料電池技術(shù)的放電原理分析

電池工作時，分別給正、負(fù)極供應(yīng)氧氣和氫氣，氫氣在負(fù)極失去電子變?yōu)镠+進(jìn)入電解質(zhì)隔膜，正極處的氧氣捕獲負(fù)極而來的電子，并與電解質(zhì)隔膜中的H+反應(yīng)生成H20。

2、燃料電池技術(shù)的特點分析

燃料電池只需補(bǔ)充燃料與空氣就可以源源不斷地產(chǎn)生動力，并不需要一般蓄電池長時間的充電儲能過程，更加接近內(nèi)燃機(jī)汽車，能夠更加快速方便地補(bǔ)給。氫燃料電池作為能源的突出特點是無污染、效率高、高功率密度、可循環(huán)利用。

3、燃料電池技術(shù)的應(yīng)用前景分析

短期內(nèi)，燃料電池很難大規(guī)模推廣應(yīng)用，但隨著技術(shù)成熟進(jìn)步，燃料電池相對于一般蓄電池會體現(xiàn)出其先天優(yōu)勢。燃料電池不僅是未來電動汽車主要的動力電池之一，并且它自身可以產(chǎn)生電能而不需要充電，是未來緩解能源危機(jī)的一種新型綠色能源，具有廣泛的前景。

二、電動汽車動力電池技術(shù)的未來展望研究

目前，沒有哪一種動力電池完全占據(jù)了主導(dǎo)地位。它們在各自應(yīng)用領(lǐng)域、不同的時間段內(nèi)發(fā)揮著各自的作用。鉛酸蓄電池成本低、技術(shù)成熟，適用于現(xiàn)階段的短距離電動汽車；鋰離子電池體積小、質(zhì)量輕且容量大，只要解決了充電、安全性等問題，極有可能在不久的將來廣泛應(yīng)用于純電動汽車，使電動汽車逐漸取代內(nèi)燃機(jī)汽車；燃料電池通過添加可再生燃料續(xù)航，不需要進(jìn)行充電，是未來電動汽車的發(fā)展方向，同時也是解決能源危機(jī)的一種新型能源。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃學(xué)杰.電動汽車動力電池技術(shù)研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報，2016，06：

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