探析新能源汽車電池技術(shù)

衡展鵬 王治 常進(jìn) 師鈺明 梁棟材

摘要：目前我國大力支持新能源產(chǎn)業(yè)，新能源汽車行業(yè)得到了穩(wěn)定的發(fā)展。從新能源角度來看，電池將作為動力來源，作為核心的技術(shù)決定了新能源汽車在未來是否能夠取代傳統(tǒng)燃油車的關(guān)鍵。如果新能源汽車在電池的完成技術(shù)突破，那么新能源汽車行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)將不復(fù)存在，一切產(chǎn)業(yè)前景都是空談。本篇文章談?wù)摰氖切履茉?，電動汽車電池現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢著重分析新能源電動汽車的電池技術(shù)。希望能夠解決新能源汽車電池問題并提出有效的思路。

關(guān)鍵詞：新能源;汽車;電池

1 引言

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車將會消耗大量能源，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，這將使其發(fā)展受到阻礙。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷增強(qiáng)，人們對生活水平的要求也不斷提高，越來越重視低碳出行，新能源汽車便成為了首要選擇。盡管目前新能源電池技術(shù)存在安全性，可靠性，穩(wěn)定性不足等問題限制了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是由于我國可持續(xù)發(fā)展政策不斷推行，電動汽車制造商也越來越重視新能源電池技術(shù)的開發(fā)，企業(yè)經(jīng)營圍繞新能源電池進(jìn)行研究，力求研發(fā)具有超長續(xù)航能力的電池產(chǎn)品，推動新能源汽車的發(fā)展。

2新能源汽車技術(shù)研究背景

近年來今天汽車成為熱點，其出現(xiàn)改變了大多數(shù)人們的駕駛習(xí)慣。從產(chǎn)品上市就有了大批用戶，通過第一批新能源車主反饋來看，新能源汽車電池存在的問題有充電困難，續(xù)航較差，安全系數(shù)低等問題，而新能源汽車電池占整車價格的80%，更換電池如同換輛新車，所以推動新能源汽車行業(yè)不斷發(fā)展，需要加強(qiáng)電池技術(shù)的研究，增強(qiáng)其續(xù)航能力增加壽命，提高安全性和穩(wěn)定性。

3目前常用的新能源電池技術(shù)

3.1鎳氫電池

鎳氫電池是在鎘氫電池發(fā)展下產(chǎn)生的，由吸氫合金形成負(fù)極和堿式氧化鎳形成正極以及氫氧化鉀電解液組成。擁有充電時間短，容量大的特點，但是由于金屬鎳在市場中價格較高，無法大規(guī)模的在建筑模式的領(lǐng)域中普及。與其他電池相比較盡管能量密度小，但是穩(wěn)定性很高，相信在不久將來鎳氫電池必將成為混合動力電動汽車中的廣泛應(yīng)用。

3.2鉛酸電池

鉛酸電池也就是在稀硫酸電解液作用下，由正極板和負(fù)極板兩部分組成。這種電池性能指標(biāo)在于比功率和比能量相對較小，電池循環(huán)周期短，充電時間較長，由于此原因，所以在新能源市場上并沒有過多使用。但是這種電池技術(shù)比較完善，可以到規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，有極大的發(fā)展空間，目前可以應(yīng)用于短行程的汽車中。

3.3燃料電池

燃料電池是由正極負(fù)極和電解質(zhì)隔膜組成，目前我國研發(fā)的燃料電池主要是氫燃料電池，只需要燃料和空氣即可，無需充電，氫燃料電池功率密度高，供電效率大，同時不會對生態(tài)環(huán)境帶來影響，但是氫燃料的生產(chǎn)難度高，不宜存儲，而且氫燃料電池加氫站建設(shè)仍需要大量資金。就目前情況而言，燃料電池電動車仍在開發(fā)階段，短時間內(nèi)無法大規(guī)模普及。

4新能源汽車電池技術(shù)問題

4.1充電困難

新能源汽車的充電方式主要有有線傳導(dǎo)式，無線感應(yīng)式，電池更換式三種。電池更換式充電，不適用于大型客車，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，操作極為繁瑣;而無線感應(yīng)式充電，在電池感應(yīng)中消耗較大，長期使用不夠經(jīng)濟(jì)實惠。只有有線傳導(dǎo)式充電是最有效的，充電速度仍然是充電汽車的通病，與燃油汽車幾分鐘加油速度難以比較。而太陽能充電板的方式發(fā)電效率低。每天在太陽暴曬下產(chǎn)生的電量只夠數(shù)公里續(xù)航，而且太陽能續(xù)航電池板的數(shù)量也會增加相應(yīng)的成本，并且還會造成安全隱患。目前新能源汽車電池技術(shù)研究主要針對電池充電慢問題。各大企業(yè)聚集電池原材料研發(fā)“快充式新能源汽車”。

4.2續(xù)航問題

目前新能源電動汽車購電池更換成本高，壽命和續(xù)航時間短，各個企業(yè)仍然沒有解決此問題的關(guān)鍵技術(shù)，新能源電池能用多久？多久換一次？一次要花多少錢？本質(zhì)上反映了新能源汽車電池的質(zhì)量。同時如何將鋰電池回收延長電池的壽命，如何環(huán)保利用也是一個根本的問題。

4.3安全性問題

在新能源汽車產(chǎn)品配置分析，既需要保證其駕駛能力，還要保證駕駛的安全性和穩(wěn)定性。以往企業(yè)面臨的新能源汽車電池問題：如若使用續(xù)航能力高的動力電池安全性將會極大的降低。使用安全性較好的電池，則續(xù)航能力則不能得到滿足。而三元鋰電池的出現(xiàn)能有效的解決續(xù)航能力和安全性兼顧問題。

5新能源汽車電池技術(shù)發(fā)展方向

5.1提高電池高性能水平

新能源汽車使用狀況來看，動力汽車在壽命周期以及單次形成過程中，動力性能為持續(xù)衰減狀態(tài)。而發(fā)動機(jī)不同其動力性能保持不變，這是電動汽車劣勢。目前中外新能源汽車企業(yè)和電池供應(yīng)商都對此問題進(jìn)行了積極的探討，力求研發(fā)一個超長壽命的電動電池，縮小與發(fā)動機(jī)性能的差距。隨著技術(shù)水平的不斷提高，當(dāng)長壽命電池進(jìn)行商業(yè)化處理，將會帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，可以增加電動汽車的保值率應(yīng)得更多的用戶，增加汽車在二手市場上的競爭力。由于高水平技術(shù)的支持動力，電池的回收再利用率將會極大的提高，整體效益水平能夠得到提升。為了達(dá)到出高性能的新能源電池產(chǎn)品，還將面臨極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。各個企業(yè)都在不斷的加大技術(shù)研發(fā)資金投入，隨著技術(shù)研究不斷突破未來新能源電池產(chǎn)品的新的水平將會有所提升。

5.2加強(qiáng)技術(shù)推廣

為了實現(xiàn)推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目的，需要加大新能源汽車電視技術(shù)上的推廣力度。由于補(bǔ)貼逐年減少，比亞迪的電池原材料業(yè)務(wù)模塊開始了與鋰電池資源相關(guān)合作，開放了電池業(yè)務(wù)，減小了成本壓力。通過將已有資源共享，行業(yè)進(jìn)行多方合作，發(fā)揮規(guī)模效益，來緩解補(bǔ)貼逐年降低沖擊。只有技術(shù)的“交流”與“共享”水平的不斷提高，才會加快新能源汽車技術(shù)困境的破解，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展提供極大的技術(shù)支持和保障，企業(yè)間的相互合作能夠釋放更多動力，促進(jìn)新能源汽車健康持續(xù)發(fā)展。

5.3加大政府支持

新能源汽車電池技術(shù)發(fā)展的水平，是新能源汽車所能達(dá)到的高度。近年來，能量密度成為電池企業(yè)競爭的重點之一，動力電池企業(yè)的發(fā)展，還是要從提升電池密度，增強(qiáng)電池安全性入手，只有不斷的加大研發(fā)力度，全面提高電池的科技水平，才為新能源汽車提供良好的技術(shù)保障，我國政府部門也應(yīng)該對此進(jìn)行政策支持。目前有很多企業(yè)盡管都采用相應(yīng)的和手段解決了電池安全性的問題，但隨之而來的便是電池價格的提升。由于相關(guān)政策快速調(diào)整，許多產(chǎn)品并沒有達(dá)到相應(yīng)成熟的技術(shù)水平，這將會對市場造成極大的影響。為了要確保了新能源汽車電池安全穩(wěn)定，保障消費者生命財產(chǎn)安全，這需要相關(guān)部門對新能源電池技術(shù)進(jìn)行大力支持，并且建立起完善的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5.4材料方面創(chuàng)新

新能源汽車電池所使用的材料可以進(jìn)一步創(chuàng)新：

（1）采用具有更大的壓實密度的材料。

（2）采用高導(dǎo)電性能且強(qiáng)粘結(jié)性的活性材料，降低粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑在其中的使用，有利于提高材料的加工效率及使用性能。

（3）采用厚度反彈相對小的物質(zhì)材料，當(dāng)電池在循環(huán)使用后，會出現(xiàn)厚度反彈現(xiàn)象，所以在電池設(shè)計時應(yīng)當(dāng)預(yù)留出相應(yīng)的反彈空間，如果使用厚度反彈性能小的材料，那么便能較少反彈空間。

結(jié)語：

綜上所述，新能源汽車的電池技術(shù)絕對了新能源汽車的命運，目前我國新能源汽車電池雖初具規(guī)模，有著多種形式，但仍存在著些許不足。本篇文章便是結(jié)合新能源汽車電池技術(shù)問題以及相應(yīng)的解決措施進(jìn)行分析。希望可以對我國未來新能源汽車電池發(fā)展起到一定作用，以期望我國新能源汽車可以快速發(fā)展，為我國可持續(xù)發(fā)展做出杰出貢獻(xiàn)。

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中北大學(xué) 山西太原 030051