一項(xiàng)關(guān)于新能源汽車電池的調(diào)查研究

朱瑞依　沙銘洋　生漢森

摘 要 在常規(guī)能源短缺、環(huán)境污染的今天，新能源汽車逐步占據(jù)汽車市場(chǎng)。本文主要圍繞汽車電池這一核心問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，以普及新能源汽車知識(shí)并了解其進(jìn)一步發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞 新能源汽車 電池 調(diào)查

1研究背景與目的

新能源汽車，是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。在常規(guī)能源短缺、環(huán)境污染的今天，新能源汽車具有燃油汽車無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)，以其能源新、污染輕的優(yōu)勢(shì)獲得國(guó)家政策的大力支持，銷量逐年上升。國(guó)家計(jì)劃在2030年全部停止燃油汽車的銷售，使新能源汽車完全占據(jù)汽車市場(chǎng)。

電池是新能源汽車的能量來(lái)源。為探究新能源汽車電池的發(fā)展現(xiàn)狀能否支撐其完全替代燃油汽車占據(jù)汽車市場(chǎng)以及新能源汽車電池未來(lái)的發(fā)展方向，課題組成員針對(duì)新能源汽車的電池展開(kāi)了調(diào)查。

2研究過(guò)程

2.1查閱資料

小組成員分別通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和有關(guān)書籍查閱了相關(guān)資料。我們了解到，新能源汽車主要包括純電動(dòng)車、油電混合動(dòng)力車、插電式混合動(dòng)力車、增程式電動(dòng)車、氫燃料電池車五大種類；新能源汽車的發(fā)展共分為兩個(gè)階段：第一階段是以混合動(dòng)力汽車為主，燃料電池車等新能源汽車為輔的發(fā)展方向，開(kāi)拓新能源汽車市場(chǎng)；第二階段是在純電動(dòng)汽車技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，純電動(dòng)汽車逐步替代混合動(dòng)力及燃料電池汽車以至于完全占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)零排放的階段。而無(wú)論哪一種新能源汽車，都離不開(kāi)電池。主要電池類型及特點(diǎn)如下：

三元鋰電池：比能量大，需多節(jié)串聯(lián)，因而放熱量大，導(dǎo)致升溫易爆，對(duì)散熱的要求高，每節(jié)電池都要有保險(xiǎn)裝置，散熱零件增加了成本。

磷酸鐵鋰電池：熱穩(wěn)定性佳，但比能量較低。

鎳氫電池：一般用于混動(dòng)車型，對(duì)充放電時(shí)間要求高，過(guò)度充放電都易導(dǎo)致電量衰竭，壽命減少。

氫燃料電池 ：能量轉(zhuǎn)換效率高，零污染，壽命長(zhǎng)，但成本高昂，運(yùn)輸安全性低。電池充電需要充電樁，相當(dāng)于燃油汽車的加油站。

2.2研究思路

成員根據(jù)搜集到的資料進(jìn)行了小組討論，決定從現(xiàn)有類型、續(xù)航、安全性、成本及性價(jià)比、電池壽命、關(guān)于充電、改進(jìn)方向等幾個(gè)方面研究新能源汽車的電池。 同時(shí)，也確定了電話采訪（比亞迪客服電話）、實(shí)地考察（青島開(kāi)發(fā)區(qū)北汽新能源汽車銷售處）和問(wèn)卷調(diào)查等調(diào)查方式。

2.3調(diào)查結(jié)果

電話采訪和實(shí)地考察采訪的結(jié)果整理如下：

北汽新能源全部是純電動(dòng)新能源汽車；該品牌新能源汽車的電池類型為三元鋰電池；鋰電池沒(méi)有漏電一說(shuō)，但在暴雨中長(zhǎng)時(shí)間泡水也會(huì)報(bào)廢，使車無(wú)法正常行駛，燃油汽車也一樣；快充是通過(guò)充電樁充電，電流大，充滿大概需要兩小時(shí)；慢充充滿需六小時(shí)左右，用家庭電壓220V即可。充電樁的數(shù)量相對(duì)于加油站較少是因?yàn)楝F(xiàn)在新能源汽車的數(shù)量尚未超過(guò)燃油汽車，隨著其發(fā)展，配套設(shè)施也會(huì)跟進(jìn)；充電過(guò)程的安全性可以保證。發(fā)生這些安全問(wèn)題的概率很小，汽車都是要經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)才上市的；北汽新能源汽車的續(xù)航里程都在150公里以上，最多有400公里，價(jià)位越高的車?yán)m(xù)航里程越長(zhǎng)，不必?fù)?dān)心長(zhǎng)途問(wèn)題，況且現(xiàn)在的服務(wù)區(qū)都配備有充電樁；雖然現(xiàn)階段新能源汽車最高時(shí)速比不上燃油汽車，給我們的感覺(jué)也是開(kāi)起來(lái)比較慢，但其實(shí)一般的新能源汽車最高時(shí)速有180邁，可以跑高速，未來(lái)肯定會(huì)提速；雖然新能源汽車本身較貴，但其充電的費(fèi)用比加油要便宜；電池的壽命一般五到十年左右，雖然壽命短，需要換車，但車主充電相對(duì)于燃油汽車加油省下來(lái)的費(fèi)用，也足夠購(gòu)置半臺(tái)車的了；未來(lái)新能源汽車電池的發(fā)展方向是提高續(xù)航，延長(zhǎng)壽命。

我們?cè)O(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷，請(qǐng)山東科技大學(xué)交通學(xué)院的教授進(jìn)行了解答：

Q1：現(xiàn)在，新能源汽車日漸火爆，市面上也存在油電混合動(dòng)力汽車，它是否是由燃油汽車向純電動(dòng)汽車的過(guò)渡態(tài)？未來(lái)隨著科技的發(fā)展，純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的提高和充電樁等配套設(shè)施的完善，燃油汽車及油電混合動(dòng)力車是否會(huì)被完全替代，未來(lái)電池能否支撐整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)，該做如何改進(jìn)？

A1：油電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以說(shuō)是一種過(guò)渡，因能源、環(huán)保壓力，汽車碳排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、汽車尾氣排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)格，發(fā)展新能源汽車已成為必然，但由于電池瓶頸、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等制約，新能源汽車安全性、可靠性有待提高，電池壽命低、成本高、能量密度低、充電時(shí)間長(zhǎng)（快充會(huì)影響電池壽命）、低溫充放電性能不好等問(wèn)題需要進(jìn)一步解決，純電動(dòng)汽車的發(fā)展還需要一定的發(fā)展與成熟期。在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)燃油汽車還不可能被純電動(dòng)汽車完全取代。例如：乘用車將以純電動(dòng)、插電混合動(dòng)力、燃料電池電動(dòng)汽車為主，重型載貨汽車將以柴油、天然氣、混合動(dòng)力等為主。

Q2：新能源汽車為何造價(jià)高昂，未來(lái)有什么辦法降低造價(jià)？

A2：目前新能源汽車造價(jià)高的主要原因是：電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、大功率電力電子器件成本高，產(chǎn)量小等。新材料、新技術(shù)應(yīng)用、大批量生產(chǎn)都可以降低造價(jià)。

Q3：將來(lái)有什么辦法減少電動(dòng)新能源汽車的充電時(shí)間、提高續(xù)航能力？

A3：加強(qiáng)新材料、新技術(shù)應(yīng)用，提高現(xiàn)有電池的能量密度和充放電性能，開(kāi)發(fā)新型電池，開(kāi)發(fā)智能電池管理系統(tǒng)及充放電管理系統(tǒng)，加強(qiáng)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站的建設(shè)，關(guān)鍵還是提高電池的性能。

Q4：電動(dòng)新能源汽車存在電池短路斷路，（下轉(zhuǎn)第298頁(yè)）（上接第284頁(yè)）或是進(jìn)水引起發(fā)熱燃燒等安全隱患，將來(lái)該如何改進(jìn)？

A4：加強(qiáng)電池系統(tǒng)的安全、絕緣、密封、熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，從電路和電池包封裝等方面采取一些安全保護(hù)措施。

Q5：新能源電池的比能量高嗎？

A5：新能源汽車電池的比能量還不夠高，與汽、柴油的比能量相比，差距還比較大。隨著新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)電池（如三元鋰離子電池）、新型電池等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，電池的比能量在不斷提高。

Q6：電動(dòng)新能源汽車的電池類型主要有哪些，各自的特點(diǎn)？

A6：目前主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等大類，在此基礎(chǔ)上還可以細(xì)分，具體類型、特點(diǎn)及應(yīng)用在網(wǎng)上都可以查到，不再一一敘述。

Q7：各類新能源汽車在目前在我國(guó)汽車市場(chǎng)上所占的比重大約為？

A7：新能源汽車還在初步發(fā)展階段，產(chǎn)銷量還比較小，目前高速純電動(dòng)汽車產(chǎn)量大的國(guó)內(nèi)企業(yè)有北汽、比亞迪、江淮等。低速純電動(dòng)汽車產(chǎn)量相對(duì)較大，產(chǎn)量大的省份有：山東、河北、江蘇、浙江等省份，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要以國(guó)外品牌為主（如豐田），極少量燃料電池汽車（主要是公交客車）處于試運(yùn)行階段?？傮w來(lái)講，各類新能源汽車在我國(guó)汽車市場(chǎng)上占的比重還比較小。

Q8：隨著技術(shù)進(jìn)步，未來(lái)還有可能研發(fā)利用哪些新能源發(fā)電的汽車？

A8：隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)氫燃料電池汽車會(huì)有較大發(fā)展，氫氣的來(lái)源很廣，如可通過(guò)可燃冰、甲烷分解、光催化電解水等制氫?？扇急l(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、海水潮汐能、溫差發(fā)電等新能源和清潔能源發(fā)電。

3研究特色及成果意義

新能源汽車的發(fā)展能夠助力緩解如今環(huán)境污染、能源枯竭的狀況，正處于蓬勃發(fā)展階段。小組成員緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，學(xué)以致用，從其核心組成部分之一——電池入手，探究其特性。成員們將理論與實(shí)踐相結(jié)合，前期查閱大量資料作為理論基礎(chǔ)；后期通過(guò)采訪、考察等方式與專業(yè)人士進(jìn)行交流，進(jìn)一步感知新能源汽車電池的相關(guān)知識(shí)。

在此次調(diào)查研究活動(dòng)中，我們知道了新能源汽車電池的主要種類及其各自特點(diǎn)；新能源汽車電池的安全性可以得到保證；續(xù)航、最高時(shí)速和充電設(shè)施等方面雖然還不完善，但足以為人們的日常出行服務(wù)；但其仍存在成本高、壽命短等問(wèn)題，目前尚無(wú)法完全替代其他汽車，占據(jù)汽車市場(chǎng)。

但是，新能源汽車產(chǎn)業(yè)受到政府大力支持，研發(fā)人員們也正在努力。我們認(rèn)為，研發(fā)應(yīng)向著能量密度更高、安全性更強(qiáng)、來(lái)源更廣、成本更低、壽命更長(zhǎng)、充電更方便的新能源電池，和續(xù)航里程更長(zhǎng)、最高時(shí)速更大、性價(jià)比更高的新能源汽車進(jìn)行，開(kāi)發(fā)新材料和新能源。這需要科學(xué)家們的努力，也需要我們新一代的努力，助力未來(lái)新能源汽車產(chǎn)業(yè)更上一層樓，助力環(huán)境改善，緩解石油資源短缺。

綜上，我們認(rèn)為，新能源汽車具備完全占據(jù)汽車市場(chǎng)的潛力，但是需要時(shí)間來(lái)成長(zhǎng)。

（指導(dǎo)教師：田芳）