淺談新能源電池技術(shù)創(chuàng)新

李永蘭

摘 要：近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平穩(wěn)步發(fā)展，隨著大眾生活水平的提升，國(guó)民平均汽車保有量逐年提高，新能源汽車受到了人們的廣泛歡迎。電池作為新能源汽車中最核心的技術(shù)，對(duì)于能源汽車的未來(lái)發(fā)展有著舉足輕重的作用，其決定著新能源汽車未來(lái)是否能夠徹底取代傳統(tǒng)汽油柴油汽車，其中的關(guān)鍵在于電池技術(shù)的創(chuàng)新，如果沒(méi)有創(chuàng)新，新能源汽車整個(gè)行業(yè)的發(fā)展將失去了可持續(xù)發(fā)展，任何前景都將成為泡沫。本文筆者就將針對(duì)新能源汽車的發(fā)展，淺談電池技術(shù)的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;電池技術(shù);創(chuàng)新;綠色

在我國(guó)、世界都在普遍追求可持續(xù)性發(fā)展的今天，環(huán)境保護(hù)和不可再生能源的保護(hù)成為了國(guó)家的重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目，隨之而來(lái)的是其他可再生能源替代的研究和探索。二十一世紀(jì)是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，人們生活、出行都方便、舒適起來(lái)，因此，新能源汽車的發(fā)展越來(lái)越彰顯著未來(lái)世界的發(fā)展方向，是該產(chǎn)業(yè)的大勢(shì)所趨、時(shí)代潮流，不可逆轉(zhuǎn)，不可阻礙。但由于我國(guó)的歷史原因，大部分產(chǎn)業(yè)的研究都還處在相對(duì)于落后的階段，目前新能源汽車的電池技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性、電池壽命長(zhǎng)短等都還有很大發(fā)展的空間，這在很大程度上制約著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅需要專業(yè)技術(shù)人員解決新能源汽車自燃的問(wèn)題，還要解決冬季出現(xiàn)電池續(xù)航能力不理想的問(wèn)題，社會(huì)對(duì)于我國(guó)的新能源汽車產(chǎn)生各種各樣的質(zhì)疑和批評(píng)不是沒(méi)有理由和立足點(diǎn)的，要充分解決上述筆者提到的問(wèn)題，最關(guān)鍵在于需要專業(yè)人員進(jìn)行電池技術(shù)的創(chuàng)新和改革。

1 了解新能源汽車電池技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題

新能源汽車在電池方面出現(xiàn)的問(wèn)題并不只是我國(guó)該行業(yè)發(fā)展的制約問(wèn)題，在汽車行業(yè)的領(lǐng)頭羊--特斯拉汽車企業(yè)也出現(xiàn)這樣的情況。筆者通過(guò)資料查找，也發(fā)現(xiàn)就在2019年度，一輛新能源的特斯拉汽車的在私人車庫(kù)中發(fā)生了自燃，調(diào)查發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)自燃的原因就是由于其連接器出現(xiàn)故障斷開(kāi)，汽車內(nèi)部受熱的熱量傳遞到了太陽(yáng)能電池上，最終導(dǎo)致電池過(guò)熱發(fā)生自燃現(xiàn)象。類似的新聞多不勝數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)如今所有的新能源電池汽車都存在著共同還沒(méi)有得到解決問(wèn)題--鋰電池會(huì)受熱失控，發(fā)生自燃，這說(shuō)明了目前為止新能源汽車的安全性堪憂，電池的技術(shù)問(wèn)題還亟待解決。

其次，使用過(guò)新能源電池汽車的都會(huì)了解到汽車的充電是一個(gè)大問(wèn)題，目前為止新能源電池汽車研發(fā)出來(lái)的充電方式有三種：電池更換式、有線傳導(dǎo)式和無(wú)線感應(yīng)式。由于大型電動(dòng)客車自身的特殊性，電池更換式比較不現(xiàn)實(shí)，同時(shí)這種操作的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，具體的過(guò)程比較復(fù)雜繁瑣，對(duì)于更換人員的專業(yè)要求很高，因此一般不作為考慮。長(zhǎng)期采用無(wú)線感應(yīng)式充電的方式對(duì)于汽車電池自身的傷害是非常大的，不利于大型客車的使用，經(jīng)濟(jì)消耗很大。一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)的大部分新能源電池汽車大部分采用的是有限傳導(dǎo)式，相對(duì)于傳統(tǒng)汽車簡(jiǎn)單快速、便捷的加油方式來(lái)說(shuō)，充電就顯得耗時(shí)又耗力，不利于人們?nèi)粘Ｉ畹谋憬莩鲂?。還有的汽車采用了太陽(yáng)能充電板的，其雖然方便、節(jié)能，但是發(fā)電的效率比較低，每天在太陽(yáng)光下暴曬只能允許電動(dòng)車5公里的續(xù)航，還會(huì)造成一定的安全隱患。此外，電池的續(xù)航時(shí)間短、更換成本高、使用壽命短等問(wèn)題仍然是新能源電池汽車的最重要的三個(gè)問(wèn)題。

2 新能源汽車電池技術(shù)的創(chuàng)新方向

2.1 技術(shù)安全創(chuàng)新，續(xù)航充電創(chuàng)新

現(xiàn)如今開(kāi)展電池的創(chuàng)新，最主要的是開(kāi)展鋰電池的創(chuàng)新技術(shù)。大部分汽車發(fā)生自燃是由于正極收到高溫容易發(fā)熱，負(fù)極和相關(guān)的隔膜材料容易燃燒，進(jìn)而電解質(zhì)容易產(chǎn)生爆炸，因此，可以在技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程中，可以從充電方面入手，及時(shí)排除正極所受到的熱量，并且將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能力。此外，嚴(yán)格電池的設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)短路電流，提高結(jié)構(gòu)的防撞擊性能，提高電池的穩(wěn)定性。

此外，還需要提高電池的續(xù)航能力。續(xù)航能力主要是由電池的數(shù)量和密度來(lái)決定，為了保證汽車的輕量化，可以對(duì)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一定的升級(jí)，保證相關(guān)的電池能量回收裝置，將外界傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的加強(qiáng)突破。對(duì)于太陽(yáng)能電池的創(chuàng)新探究，應(yīng)該從安全方面入手，做好太陽(yáng)能電池板的相關(guān)安全設(shè)計(jì)，在冬季中突破不了電池遇冷續(xù)航能力降低問(wèn)題，可以將目光放在電池的保暖工作上，加上一定的保溫裝置，提高電池活性。最后，進(jìn)行充電技術(shù)方面的創(chuàng)新，傳統(tǒng)的充電技術(shù)都或多或少存在著很多便捷性、經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，創(chuàng)新中一方面需要考慮增加充電樁的數(shù)量，另一方面可以考慮電池自身，將太陽(yáng)能和機(jī)械能更好地轉(zhuǎn)化為充電的能量，加上氫動(dòng)力電能轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

2.2 增加材料性能，改進(jìn)散熱風(fēng)扇

對(duì)電池創(chuàng)新的過(guò)程中，還可以從宏觀角度進(jìn)行。首先增加對(duì)電池容量有一定貢獻(xiàn)的相關(guān)材料的性能，采用熱發(fā)揮較大的材料，比如二元材料或者高電壓三元材料等。采用壓實(shí)性更好的正負(fù)極材料，電池中加入導(dǎo)電性更好的活性物質(zhì)，有利于提高單位質(zhì)量敷料可以產(chǎn)生的電池容量。采用厚度反彈力更小的材料，解決厚度反彈預(yù)留的空間，轉(zhuǎn)化為電芯的設(shè)計(jì)厚度，提高電池容量。

為了保證新能源電池技術(shù)的不斷發(fā)展，還需要改進(jìn)電池中的減振墊。在新能源汽車的電池散熱風(fēng)扇中有三個(gè)減振墊，當(dāng)前大多數(shù)的減振墊通過(guò)實(shí)踐都證明了這種結(jié)構(gòu)不太利于風(fēng)扇散熱，反而加大了振動(dòng)的頻率。因此，可以在電池內(nèi)中心與電機(jī)線架中的減振墊中加入配合法蘭盤底座的圓柱孔，將電機(jī)線架連接在一起，通過(guò)檢測(cè)，可以消除不必要的振動(dòng)問(wèn)題。

2.3 明確優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)，創(chuàng)新技術(shù)體系

想要促進(jìn)我國(guó)新能源汽車電池技術(shù)創(chuàng)新，就必須要全面了解目前各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在保留優(yōu)勢(shì)的前提下盡可能改進(jìn)缺陷，實(shí)現(xiàn)技術(shù)體系的創(chuàng)新。目前我國(guó)在這方面研發(fā)方向主要是磷酸鐵鋰電池，但是核心技術(shù)專利屬于其他國(guó)家，所以在這方面有潛在的知識(shí)產(chǎn)權(quán)隱患，難以取得較遠(yuǎn)的發(fā)展。與此同時(shí)，磷酸鐵鋰電池還有一些其他的缺陷，包括難以控制材料的一致性、耐低溫性不強(qiáng)等。磷酸鐵鋰的比能量很低，要想讓電動(dòng)汽車能行駛較長(zhǎng)的路程，還要將具備較高比能量的電池安裝在汽車上，這也是要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)體系的原因。

現(xiàn)階段全球范圍內(nèi)受到熱議的一項(xiàng)技術(shù)就是鋰硫電池，其中硫的比容量很高，和鋰配對(duì)后讓電池具有很高的比能量，同時(shí)還具有污染性小、節(jié)約成本、原料易得等優(yōu)勢(shì)，很好地滿足了電動(dòng)汽車在動(dòng)力電池方面的需求。當(dāng)然，鋰硫電池不可避免地也存在一些缺點(diǎn)，如放電性能差、安全性不高、循環(huán)壽命短等。另一種新技術(shù)是鋰空氣電池，同樣有很高的的比能量，具有無(wú)污染、可充放性、節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)，但是其能量效率低、放電性能不強(qiáng)，在這方面還有很大的進(jìn)步空間。

固態(tài)鋰離子電池屬于新型化學(xué)電池，相比于傳統(tǒng)的鋰電池，雖然工作原理一樣，但具有多重優(yōu)勢(shì)，包括壽命長(zhǎng)、能量密度高。單體電池電壓高。生產(chǎn)效率高。安全性強(qiáng)等，具有廣闊的發(fā)展前景，研究和普及應(yīng)用固態(tài)電池是創(chuàng)新新能源汽車電池技術(shù)的一個(gè)有效途徑。

總的來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)代的高速發(fā)展，各項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般拔地而起，為人們的生產(chǎn)和生活提供多方面的便利，縱觀計(jì)算機(jī)由當(dāng)初攜帶不便、計(jì)算速度慢、制造困難等狀況到今天人們?nèi)耸忠慌_(tái)、各方面性能穩(wěn)步提高等現(xiàn)狀，都為我們證明著時(shí)代的人才在不斷地創(chuàng)新，在不斷地獲得成果。因此，在新能源汽車的電池技術(shù)創(chuàng)新中，各個(gè)專業(yè)人才要帶著必勝的信心投入到電池的創(chuàng)新研究中去，充分認(rèn)識(shí)到目前新能源電池需要的瓶頸和問(wèn)題，從電池的單體、模塊、電熱管理和電池包這多種方面進(jìn)行全面性考慮，讓電池這個(gè)新能源汽車的“心臟”逐漸實(shí)現(xiàn)材料的穩(wěn)定性和性能及能量密度方面的提高，最終創(chuàng)造出性能良好、安全性高的新能源汽車。