新能源汽車(chē)電池剖析

鮑小沾

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院 221004)

0 引言

新能源汽車(chē)電池分為高壓電池和低壓電池，都是屬于直流電源，低壓電池大部分還是沿用原來(lái)的鉛酸材料，高壓電池考慮到行駛里程問(wèn)題，各個(gè)汽車(chē)公司都不大一樣，現(xiàn)來(lái)介紹幾種電池的特點(diǎn)。

1 鉛酸電池

鉛酸電池使用鉛材料作為正負(fù)極與硫酸溶液反應(yīng)產(chǎn)生電能，由于在我國(guó)新疆地區(qū)發(fā)現(xiàn)我國(guó)最大鉛鋅礦，所以相比鋰離子電池成本較低。而且鉛酸電池材料都不易燃，發(fā)生意外只能導(dǎo)致周?chē)悴考娜紵?，安全性高。但由于本身能量密度偏低，不能滿足新能源汽車(chē)行駛里程的要求，目前只作為部分新能源汽車(chē)的低壓蓄電池使用。

2 鎳氫電池

豐田PRIUS混合動(dòng)力汽車(chē)高壓蓄電池采用168個(gè)單格鎳氫電池組成，額定電壓DC 201.6 V。鎳氫電池是由含氫氧化鎳材料的正極板、含儲(chǔ)氫材料的負(fù)極板、含氫氧化鉀溶液的纖維材料隔板及正極端子、負(fù)極端子等組成。高壓鎳氫電池具有良好的過(guò)放電、過(guò)充電保護(hù)性能，能量密度比鉛酸電池高，且循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，低溫工作性能良好。鎳氫電池在日本發(fā)展迅速，在新能源汽車(chē)上有良好的體現(xiàn)，未來(lái)我國(guó)也將在鎳氫電池上加大研究力度，爭(zhēng)取早日得到廣泛使用[1]。

3 鋰離子電池

鋰離子電池在國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)上得到了廣泛應(yīng)用，比亞迪秦混合動(dòng)力汽車(chē)高壓蓄電池和低壓蓄電池都采用的鋰離子電池。目前在國(guó)內(nèi)使用最多的是磷酸鐵鋰電池，其采用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，負(fù)極材料是石墨，電解液是酯類溶劑和鋰鹽。由于酯類溶劑的易燃性，在電池大量放熱和汽車(chē)碰撞時(shí)易發(fā)生自燃，所以鋰離子電池使用IP67級(jí)防護(hù)技術(shù)進(jìn)行密封與保護(hù)，從源頭上減少此類自燃現(xiàn)象發(fā)生，安全性相比于前兩者較差[2]。

鋰離子電池的能量密度比鉛酸和鎳氫電池高，一次充電續(xù)航里程長(zhǎng)，但任然無(wú)法滿足新能源汽車(chē)長(zhǎng)途行駛的需求。磷酸鐵鋰電池還具有服務(wù)壽命長(zhǎng)、存儲(chǔ)性能優(yōu)異、長(zhǎng)期功率衰減小、爬坡動(dòng)力足、充電速度快及可滿足快充和慢充2種充電方式等優(yōu)點(diǎn)。但低溫性能較差，在東北和西北地區(qū)無(wú)法得到實(shí)際應(yīng)用。由于鋰離子電池制造工藝復(fù)雜，所以成本高，在環(huán)保方面，新能源汽車(chē)鋰電池建立良好的回收機(jī)制，將這些回收的電芯二次利用，集中起來(lái)應(yīng)用于生活當(dāng)中。

另外還有三元鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰電池等，屬于總量相對(duì)比較少的鋰電池種類。三元聚合物鋰電池，簡(jiǎn)稱三元鋰電池，是指使用鎳鈷錳酸鋰[Li（NiCoMn）O2]作為正極材料的鋰電池，鎳鹽、鈷鹽、錳鹽取代原有的鋰鹽，鎳鈷錳相互之間的比例根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。2017年新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新政策對(duì)電池行業(yè)進(jìn)行了一系列嚴(yán)格的規(guī)范，隨著三元鋰電池的解禁，改善了新能源汽車(chē)的行駛里程問(wèn)題。三元鋰電池相比于磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池，電化學(xué)性能穩(wěn)定、低溫性能較好、能量密度最高，能有效改善行駛里程問(wèn)題。但本身安全性和循環(huán)壽命一般，其成本最高，高溫容易分解，不過(guò)三元鋰電池還是有巨大的潛力和可研發(fā)性的。

4 燃料電池

燃料電池是一種將燃料和氧化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。將燃料（如氫氣、甲醇等）和氧化劑（如氧氣）分別作為電極的活性物質(zhì)保存在電池之外，當(dāng)使用時(shí)將燃料和氧化劑輸入電池體內(nèi)，產(chǎn)生電極反應(yīng)。燃料電池結(jié)構(gòu)主要由集電器、電極和質(zhì)子交換膜3部分組成。燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需依賴石油，排放物只有純水，理論上實(shí)現(xiàn)零排放。但存在氫氣來(lái)源、存儲(chǔ)、安全使用和成本問(wèn)題，導(dǎo)致氫燃料電池成本過(guò)高。

5 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的3大核心技術(shù)之一，掌握了最先進(jìn)的動(dòng)力電池技術(shù)，就相當(dāng)于掌握了新能源汽車(chē)的未來(lái)。動(dòng)力電池目前存在隔膜材料、電池設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化、電池內(nèi)阻、一致性、壽命和安全性質(zhì)量不高等問(wèn)題，所以未來(lái)研發(fā)的道路還很長(zhǎng)遠(yuǎn)。

[1]付甜甜.新能源汽車(chē)電池概述[J].電源技術(shù),2014(12).

[2]楊帆,孔方方.國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)動(dòng)力電池發(fā)展及供求現(xiàn)狀[J].上海汽車(chē),2014(9).