電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王忠明 杜萍

摘 要：當(dāng)前，交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，汽車(chē)數(shù)量持續(xù)增加，在使人們生活變得更加方便的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。為使汽車(chē)工業(yè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展，需要加強(qiáng)對(duì)新能源汽車(chē)的重視程度，加速交通能源的轉(zhuǎn)型。由于電動(dòng)汽車(chē)主要由動(dòng)力電池提供動(dòng)力，因此需要對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，分析動(dòng)力電池的實(shí)際運(yùn)用情況，為新能源電池技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē) 電池 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

引 言

近年來(lái)，純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)占比逐年提高，燃料電池汽車(chē)嶄露頭角。伴隨著電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)路線的變化，各類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)也重新洗牌。歐洲、美國(guó)、日本、中國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域各有特點(diǎn)。未來(lái)各主要國(guó)家和地區(qū)電動(dòng)汽車(chē)推廣目標(biāo)均在百萬(wàn)輛以上，而且從傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)向純電動(dòng)汽車(chē)、氫燃料電池汽車(chē)方向迅速轉(zhuǎn)變。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展對(duì)汽柴油市場(chǎng)的影響日益凸顯，尤其在局部地區(qū)；若干年后，電力、氫能源將逐漸接管汽車(chē)動(dòng)力市場(chǎng)。適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，石油企業(yè)應(yīng)提前布局充電站、充電樁、加氫站等配套設(shè)施。

1電動(dòng)汽車(chē)電池現(xiàn)狀

在現(xiàn)階段新能源電池?cái)?shù)量不斷增加，其類(lèi)別也呈現(xiàn)出了多樣化特點(diǎn)，在細(xì)化范疇也存在相應(yīng)差異。在純能源汽車(chē)中，蓄電池是必須也是重要裝備，以此為依托，蓄電池就是汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置。而在混合動(dòng)力汽車(chē)中，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)與蓄電池是結(jié)合體，都能發(fā)揮帶動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的作用，在這一框架中，蓄電池不僅是主要?jiǎng)恿?，也是輔助動(dòng)力，因此不難發(fā)現(xiàn)，在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)速度低或者是啟動(dòng)的過(guò)程中，蓄電池都是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生動(dòng)能的關(guān)鍵點(diǎn)，而加速階段，其作用就下降到輔助形式下，在勻速或者是減速行駛階段，蓄電池就需要存續(xù)能量。

1.1鎳氫電池。堿性電池是由鎳基和堿性溶液經(jīng)過(guò)點(diǎn)解而形成的，其主要分為三種電池種類(lèi)，在這三種電池中最適用于電動(dòng)汽車(chē)中的就似乎鎳氫電池。這是因?yàn)殒嚉潆姵卦谶\(yùn)用過(guò)程中所產(chǎn)生的物質(zhì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并且所產(chǎn)生的能量也較高。而鎳鋅電池則不能夠被持續(xù)使用，使用一段時(shí)間能量就會(huì)散盡。目前，針對(duì)這一問(wèn)題已經(jīng)有了相應(yīng)的解決措施，例如：運(yùn)用充電裝置進(jìn)行補(bǔ)充能量，在電解液中加入緩蝕劑等。在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)中所應(yīng)用的能量技術(shù)多數(shù)是鎳氫電池技術(shù)。

鎳氫電池由多種金屬成分組合而成，其中就包括錳和鎳，鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用。鎳氫電池與鉛酸電池進(jìn)行對(duì)比，鎳氫電池在能量方面會(huì)高出鉛酸電池很多，在功率方面相對(duì)于鉛酸電池更是高出很多倍。鎳氫電池技術(shù)的發(fā)明占據(jù)以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：更高的運(yùn)行電壓、比能量和比功率，較高的過(guò)度充放電耐受性和熱性能。

1.2鋰離子電池。鋰離子電池的構(gòu)造處于較為傳統(tǒng)的構(gòu)造類(lèi)型，其主要包括石墨陽(yáng)極、鋰離子金屬氧化物以及有機(jī)溶劑溶解的溶液。其中在鋰離子電池種類(lèi)中我們?cè)谏钪薪?jīng)常接觸的就是以碳為陽(yáng)極，而電解液通常選擇碳酸乙烯能和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液。其中二氧化錳酸鋰作為陰極。這是因?yàn)檫@類(lèi)鋰離子電池重量較輕，并且抗壓能力強(qiáng)，所儲(chǔ)備的能量也較大。

1.3鉛酸蓄電池。此類(lèi)電池用單質(zhì)鉛作負(fù)極，用二氧化鉛作正極，在濃硫酸溶液中充放電。整個(gè)充放電過(guò)程依靠正負(fù)極板上的活性物質(zhì)和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成。鉛酸電池當(dāng)前在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用的極為廣泛，此類(lèi)電池的技術(shù)研究起步早，所以更為成熟，此類(lèi)電池制造工藝的工業(yè)化程度高，因此電池的整體成本也更低，但最大的問(wèn)題在于鉛酸電池的生產(chǎn)污染非常大，且電池的質(zhì)量比其他電池更大，這限制了此類(lèi)電池的進(jìn)一步應(yīng)用。

2電動(dòng)汽車(chē)電池的發(fā)展趨勢(shì)

2.1以鎳氫電池為代表的堿性電池。鎳氫電池相比其他電池而言，其污染小且比能量更高，因此電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中廣泛采用了此類(lèi)電池，但是此類(lèi)電池使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)枝晶，極大的降低了此類(lèi)電池的使用壽命，這就導(dǎo)致更換電池的成本過(guò)高，使用起來(lái)整體造價(jià)過(guò)于昂貴。但是當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)始嘗試通過(guò)添加緩蝕劑、改進(jìn)隔膜等方法延長(zhǎng)此類(lèi)電池的使用壽命。從當(dāng)前的電動(dòng)車(chē)行業(yè)來(lái)看，鎳氫電池的主要使用者包括豐田和奔馳等主流廠商，鎳氫電池從目前來(lái)看，依然是相對(duì)優(yōu)質(zhì)的電池選擇方案，后期如果鋰電池技術(shù)有更新的突破，大概率要被鋰電池技術(shù)所取代。

2.2鋰離子電池。在可以批量生產(chǎn)的電池中，鋰離子電池的綜合性能最好，而且中國(guó)擁有豐富的鋰礦資源，因此不用擔(dān)心原材料的供應(yīng)問(wèn)題，這也間接的降低了鋰電池的生產(chǎn)成本，更有利于鋰電池?fù)屨茧妱?dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的市場(chǎng)份額。到目前為止，越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)廠商逐漸傾向于用鋰離子電池來(lái)替代以鎳氫電池作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)電池。如早期的豐田Prius采用的是鎳氫電池，最新一批的此類(lèi)車(chē)型動(dòng)力電池被鋰電池代替。然而，當(dāng)前鋰電池的安全問(wèn)題存在較大的隱患，大功率鋰電池的爆炸問(wèn)題尚未得到有效的扼制與應(yīng)對(duì)，這導(dǎo)致許多廠家不愿大規(guī)模的采用鋰電池作為動(dòng)力源，如果該問(wèn)題得到有效解決，鋰電池必定會(huì)獲得更為廣泛的應(yīng)用。

2.3鉛酸電池。目前，鉛酸電池在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用頻率普遍較高，該電池技術(shù)在發(fā)展階段能效作用較強(qiáng)，可以大量生產(chǎn)，并且其耗用的資金數(shù)額相對(duì)較少。鉛酸電池雖然在購(gòu)買(mǎi)時(shí)不需要花費(fèi)大量的費(fèi)用，并且其應(yīng)用范圍也較為廣泛，但是就當(dāng)今時(shí)代來(lái)講，鉛酸電池的比能量和循環(huán)次數(shù)仍然受到限制。電動(dòng)汽車(chē)如果要運(yùn)行在高速公路上，如果僅僅是運(yùn)用鉛酸電池是不切實(shí)際的想法，這樣做會(huì)存在很多的安全隱患。但是又鉛酸電池價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，使其被廣泛應(yīng)用在形勢(shì)短途的電動(dòng)汽車(chē)中。近年來(lái)，美國(guó)已經(jīng)發(fā)明出一種超級(jí)電容器，這種電容器能夠與鉛酸電池有效結(jié)合在一起，能夠加大鉛酸電池的比功率，使其壽命增加，在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力也不斷加大。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著綠色可持續(xù)發(fā)展觀念越來(lái)越深入人心，國(guó)家節(jié)能減排政策的提出，電動(dòng)汽車(chē)將在綠色出行中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但目前電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池仍然存在價(jià)格高、比功率以及比能量低的問(wèn)題，相信隨著電池技術(shù)的發(fā)展這一問(wèn)題將會(huì)迎刃而解。本文從電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究分析，促進(jìn)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池進(jìn)一步發(fā)展。

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