淺析新能源汽車動力電池應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

龍曦　朱禹

摘 要：新能源汽車的三大核心技術(shù)包括電池、電控、電機，其中電池相關(guān)技術(shù)是人們最為關(guān)注、研究投入最大的問題。從上世紀研發(fā)出鉛酸電池開始，到如今鋰離子電池廣泛應(yīng)用于各方各面，在超過一個多世紀的時間里，科研工作者一直在不斷地探索試圖改進電池的性能。在對傳統(tǒng)電池進行改良的同時，科研人員不斷嘗試新的技術(shù)和材料，創(chuàng)造出新型的電池。種種跡象表明，電池技術(shù)大改革的時代即將到來，各種新型的、性能優(yōu)良的電池會漸漸出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)生活之中。

關(guān)鍵詞：電池技術(shù)；新能源汽車；動力電池

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.002

國家發(fā)改委對新能源汽車做出的定義為：“新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動；h-面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。”由此可知，“新能源汽車”使用的能源包括太陽能、核能、風能、電能等，即除去常規(guī)燃油之外的全部新型汽車能源。在全部新型汽車能源中，電能是目前最為合適的汽車能源，以電力作為動力驅(qū)動的汽車成為了新能源汽車研發(fā)的主流方向。其中，電力新能源汽車的充電問題成為全球關(guān)注的研究重點課題，即動力電池技術(shù)。

1 動力電池的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在新能源汽車上實驗的動力電池有以下幾種：

1.1 鉛酸電池

鉛酸電池是一個多世紀前誕生的電池技術(shù)，人們普遍認為其技術(shù)落后、性能低下，污染環(huán)境，在電池技術(shù)快速發(fā)展的當下，是應(yīng)當全面淘汰的電池技術(shù)。而實際情況卻是，在電動車及小型電動汽車領(lǐng)域，鉛酸電池的市場占有率達到了驚人的90%，雖然不被看好卻被普遍使用。其實，近年來鉛酸電池的性能已經(jīng)得到了提升，能量由20Wh/kg以下提升到了目前的40Wh/kg左右，循環(huán)次數(shù)由原來的350次左右，提高到了最高4000多次。另外，鉛酸電池還有一大優(yōu)勢，就是可以回收循環(huán)利用，在美國，目前的鉛酸電池回收率高達98.5%，我國的鉛酸電池回收率也達到了90%?？偟膩碚f，鉛酸電池雖然是上個世紀產(chǎn)生的技術(shù)，但隨著科技的發(fā)展，鉛酸電池不斷得到改良，所以才能夠在市場上如此活躍。

1.2 鎳氫、鎳鎘電池

鎳鎘電池作為動力電池的一種，具有良好的大功率放電性能，大多應(yīng)用于電動工具領(lǐng)域。鎳氫電池與鎳鎘電池相比較，體積比、能量比更高，記憶效應(yīng)較小。在新能源汽車的研發(fā)應(yīng)用中，鋰離子電池的性能明顯優(yōu)于鎳鎘電池，發(fā)展前景也更為廣闊，所以大部分廠家都不再使用鎳氫、鎳鎘電池作為汽車能源。就目前的發(fā)展趨勢來看，鎳氫、鎳鎘電池在新能源汽車領(lǐng)域已經(jīng)失去了市場。

1.3 鋰離子電池

目前市面上使用最多的新能源汽車電池就是鋰離子電池?，F(xiàn)在，其比能量達到了150Wh/kg，比功率達到了1 600W/kg，并且，隨著科研的進行，其各項性能指標參數(shù)還會不斷地提高。鋰離子電池的電解液可以分為兩種，聚合物電解質(zhì)及液體電解質(zhì)。目前，聚合物電解質(zhì)的鋰離子電池是研發(fā)和市場應(yīng)用的主流。聚合物成分可以是三元鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等，不同聚合物成分的各類電池在性能、安全性、壽命、生產(chǎn)成本方面各有優(yōu)勢，總體性能不相上下。市面上的電動汽車，廠家根據(jù)需求不同選擇不同的聚合物電池，例如，比亞迪E6主打安全穩(wěn)定、壽命長，所以選用了磷酸鐵鋰電池；日產(chǎn)聆風為了在各項性能均衡的前提下降低生產(chǎn)成本，所以選用了錳酸鋰電池。

1.4 燃料電池

燃料電池與傳統(tǒng)定義的電池稍有不同，其本身不是通過不斷的充電放電進行工作，而是利用儲存的燃料進行發(fā)電。其使用的燃料有甲烷、甲醇、乙醇、氫氣等，其中氫氣作為燃料的燃料電池被看作零污染的理想型電池。目前，歐美、日本等國家都對燃料電池的研發(fā)給予了大力度的長期支持，并且現(xiàn)階段已經(jīng)取得了一定的成果。我國雖然對于燃料電池的研發(fā)給與了大力度的支持，但是電池技術(shù)上一直處于落后狀態(tài)。這主要是由于技術(shù)難度過大，研發(fā)成本過高，配套設(shè)施的實現(xiàn)可能幾乎沒有，科研人員對于燃料電池的研發(fā)熱情也不高。因此，我國燃料電池技術(shù)成熟、市場大規(guī)模應(yīng)用的道路還很漫長。

2 理想動力電池的特征及展望

目前，鋰離子電池雖然占據(jù)了大部分的市場，性能不斷提高，壽命也越來越長，但作為新資源汽車的電池，能夠提升的方面還有很多。筆者認為，新能源汽車的動力電池應(yīng)當具有的特征有：充電迅速、配套設(shè)施完善；電池體積小、輕便、一次蓄能量大、續(xù)航里程足夠遠；電池性能穩(wěn)定、安全性高、維修方便、壽命能夠長于汽車其他組件壽命；原料充足、造價便宜、環(huán)境友好。

以上理想動力電池的特征并不是不切實際的，根據(jù)目前動力電池的發(fā)展趨勢，研發(fā)出具備上述全部特征的動力電池只是時間問題。隨著科學的進步，新材料、新技術(shù)、新工藝會不斷產(chǎn)生，理想的動力電池也會隨之產(chǎn)生。近兩年來報道的新型電池已經(jīng)能夠給人們帶來新的希望，例如：2014年11月，路透社報道，以色列的一家動力電池公司稱研發(fā)的新型納米電池可以在短短幾分鐘內(nèi)給一輛電動汽車充滿電。

3 結(jié)語

人們經(jīng)?？梢钥吹叫滦碗姵氐膱蟮?，但實際投入市場的新型電池卻寥寥無幾。其實，這些電池都還處于研發(fā)狀態(tài)，在量產(chǎn)的道路上還有很多問題亟待解決，像是電池性能不穩(wěn)，安全性不高，工藝不成熟或是原料稀缺造成造價過高，配套設(shè)施建設(shè)有困難等等，但是，在技術(shù)工藝發(fā)展迅猛的當下，我們有理由相信，通過科研工作者的孜孜以求，新型的動力電池會很快推向新能源汽車的市場。

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