鋰離子電池在新能源汽車中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

丁徐強(qiáng)，陶 琦，羅 鷹

（1南通理工學(xué)院，江蘇 南通 226006；2南通百聯(lián)汽車集團(tuán)，江蘇 南通 226007）

隨著新能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車逐漸成為新能源汽車的主體，其動(dòng)力來源以鋰離子電池較為普遍。因具有自放頻率低、能量高、使用年限長等特點(diǎn)，鋰離子電池逐漸成為了新能源汽車的首選。隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了充電安全隱患、擠壓碰撞致使損壞等一系列問題。鋰離子電池的科學(xué)應(yīng)用是目前研發(fā)新能源電池應(yīng)首要關(guān)注和研究的重點(diǎn)，對(duì)新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

1 鋰離子電池在新能源汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀

鋰離子電池具有無污染、充電快、電壓高、壽命長、能量高等一系列優(yōu)勢(shì)，十分適合作為新能源汽車的動(dòng)力電池來使用。然而，在新能源汽車中應(yīng)用鋰離子電池還面臨著一系列挑戰(zhàn)，例如鋰資源的制約、安全性問題、溫度要求以及技術(shù)層面問題等。與此同時(shí)，要充分做好鋰離子電池的過充保護(hù)，以避免安全隱患的出現(xiàn)。新能源汽車中鋰離子電池充電主要根據(jù)電池溫度和電壓進(jìn)行控制，當(dāng)充電過程中溫度和電壓達(dá)到閾值時(shí)就會(huì)停止充電狀態(tài)。

1.1 技術(shù)有待優(yōu)化完善

相比其他新能源，鋰離子電池在近年來被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域，在電池質(zhì)量與性能等多方面均展現(xiàn)了其特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。在新能源汽車領(lǐng)域，研究人員希望通過對(duì)鋰離子電池技術(shù)進(jìn)行完善優(yōu)化，推動(dòng)與促進(jìn)電池技術(shù)以及新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展，然而，鋰離子電池的研發(fā)仍面臨著一定困難。例如，鋰離子電池的部分生產(chǎn)原材料仍然需要以進(jìn)口方式來獲得，部分生產(chǎn)設(shè)備與工藝也同樣需要引進(jìn)，這在很大程度上制約著鋰離子電池的生產(chǎn)制造以及創(chuàng)新研發(fā)。針對(duì)于此，鋰離子電池雖然具備著可觀的發(fā)展前景，但在具體應(yīng)用上還需要科研工作者進(jìn)行更為深入的科學(xué)研究，不斷優(yōu)化完善鋰離子電池及相關(guān)技術(shù)，為新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展提供保障。

1.2 欠缺充當(dāng)輔動(dòng)力的比能量

鋰離子電池的比能量越高，就越能為新能源汽車提供更充足的動(dòng)力保障?？茖W(xué)分析鋰離子電池的應(yīng)用，不難發(fā)現(xiàn)鋰離子電池比能量存在一定欠缺，從而導(dǎo)致新能源汽車無法達(dá)到更高的續(xù)航里程。因此，針對(duì)現(xiàn)階段鋰離子電池存在的比能量欠缺等問題，研制開發(fā)出了油電混合動(dòng)力新能源汽車，混合動(dòng)力汽車通過鋰離子電池作為輔助動(dòng)力來充分節(jié)約燃油量。與此同時(shí)，科研人員要對(duì)鋰離子電池比能量進(jìn)行更為深入的科學(xué)研究，為鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用實(shí)現(xiàn)有效突破。

1.3 電池應(yīng)用范圍廣

盡管目前鋰離子電池存在著一系列問題與不足，但仍然有很多國家非常重視對(duì)于鋰離子電池的應(yīng)用與研究。研究表明，基于材料不同可將鋰離子電池劃分為多種類型，例如鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰等。其中，只有鈷酸鋰適用于小容量電池，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等小型電子設(shè)備中，而其余類型均適用于大容量電池，在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣范。

2 鋰離子電池在新能源汽車中的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

2.1 市場(chǎng)需求大

隨著新能源汽車市場(chǎng)與規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為新能源汽車核心動(dòng)力的鋰離子電池得到了廣泛關(guān)注，引發(fā)了消費(fèi)者對(duì)于新能源汽車充電時(shí)間、續(xù)航里程等內(nèi)容的關(guān)注與重視。在較大的市場(chǎng)需求下，鋰離子電池的設(shè)計(jì)、研發(fā)以及應(yīng)用均有著較為便利的條件。與此同時(shí)，新能源汽車鋰離子電池的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)也在逐漸顯現(xiàn)，使得鋰離子電池在未來的需求可能呈現(xiàn)高復(fù)合增速狀態(tài)，儲(chǔ)能行業(yè)也相應(yīng)迎來新的發(fā)展與突破。以寧德時(shí)代為首的儲(chǔ)能企業(yè)不僅在我國占據(jù)著至關(guān)重要的地位，在國際市場(chǎng)競(jìng)爭中也存在一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可以憑借其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行新能源汽車鋰離子電池市場(chǎng)的推動(dòng)與擴(kuò)張。

2.2 產(chǎn)業(yè)政策扶持

新能源汽車鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展離不開相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的扶持?，F(xiàn)階段，我國高度重視新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)特別是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。近年來，全國關(guān)于新能源汽車鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的政策逐漸增加，廣泛覆蓋多領(lǐng)域，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供大力支持。未來，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)政策扶持力度會(huì)逐漸加大，數(shù)量也會(huì)不斷增加，政策條件會(huì)有顯著改善。

2.3 技術(shù)水平持續(xù)提高

技術(shù)作為推動(dòng)與促進(jìn)新能源汽車鋰離子電池整體水平與質(zhì)量提升的核心與關(guān)鍵，相關(guān)專利技術(shù)能夠在很大程度上反映鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。近年來，我國電池專利申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)增加，包括比亞迪、寧德時(shí)代等在內(nèi)的多數(shù)企業(yè)均申請(qǐng)了大量相關(guān)專利。在動(dòng)力電池技術(shù)水平持續(xù)突破的新時(shí)代背景下，未來鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展有著良好的趨勢(shì)，同時(shí)相關(guān)技術(shù)專利也給行業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。

3 啟示與建議

3.1 推動(dòng)鋰離子電池創(chuàng)新研發(fā)

嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題給新能源汽車鋰離子電池行業(yè)提出了更高的要求，研發(fā)一種安全環(huán)保的鋰離子電池變得至關(guān)重要。鋰離子電池向著低成本、高能量、長壽命的方向發(fā)展，將會(huì)在很大程度上推動(dòng)與促進(jìn)電池結(jié)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新，目前正處于電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展時(shí)期，要將核心與重點(diǎn)放在鋰離子電池的新材料應(yīng)用與研發(fā)上，同時(shí)大力研發(fā)鋰離子電池新體系，從提升電池性能、搶占技術(shù)發(fā)展等多方面推動(dòng)與促進(jìn)鋰離子電池技術(shù)的更新?lián)Q代。

3.2 培育創(chuàng)新發(fā)展的電池企業(yè)

近年來，我國鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)張，直接或間接地導(dǎo)致了我國電池行業(yè)的產(chǎn)品同質(zhì)化和產(chǎn)能過剩。反觀國外一些企業(yè)，建立了保護(hù)鋰離子電池專利技術(shù)的相關(guān)管理體系，使得鋰離子電池行業(yè)的集中度較高，此外，培養(yǎng)了一系列具有競(jìng)爭力的電池產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)，這些產(chǎn)業(yè)之間的良性競(jìng)爭也推動(dòng)了行業(yè)的快速發(fā)展。未來，我國要實(shí)行離子電池行業(yè)的優(yōu)勝劣汰模式，淘汰一些低端企業(yè)，不斷培養(yǎng)具有發(fā)展能力和自主創(chuàng)新能力的電池企業(yè)，真正推動(dòng)與促進(jìn)鋰離子電池行業(yè)更高水平、更高標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

3.3 保障電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

新能源汽車中使用的鋰離子電池通常在經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，就不能充分滿足汽車的需求，而定期更換的鋰離子電池，仍有一大半的容量可以使用，直接將其回收則會(huì)在很大程度上造成資源浪費(fèi)。因此，促進(jìn)電池的市場(chǎng)發(fā)展，不僅有利于改進(jìn)和優(yōu)化電池原材料稀缺的問題，同時(shí)還有利于電池的回收再利用。

在建設(shè)生態(tài)文明的時(shí)代背景下，鋰離子電池的回收再利用，已逐漸成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但目前我國在動(dòng)力電池回收領(lǐng)域仍處于摸索階段，還不具備完整的產(chǎn)業(yè)鏈。為充分保障生態(tài)環(huán)境和新能源汽車的可持續(xù)發(fā)展，我國要充分考量和規(guī)劃戰(zhàn)略布局，同時(shí)建立專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收處理，有效解決電池回收問題，同時(shí)強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)研究，推動(dòng)與加快鋰離子電池回收再利用體系的構(gòu)建。

4 結(jié) 語

綜上所述，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及鋰子電池的大規(guī)模應(yīng)用，未來，首先要?jiǎng)?chuàng)新鋰離子電池相關(guān)技術(shù)，將創(chuàng)新精神充分融入到鋰離子電池的技術(shù)研發(fā)中，同時(shí)應(yīng)對(duì)其中存在的問題及時(shí)提出相應(yīng)整改措施。在研發(fā)的過程中，應(yīng)持續(xù)使用先進(jìn)技術(shù)，以充分保證技術(shù)的前沿性、科學(xué)性；其次是提升鋰離子電池的性能和質(zhì)量，例如充電效率以及電能儲(chǔ)存量等多方面的提升與完善；最后，僅依靠企業(yè)對(duì)于鋰離子電池的創(chuàng)新研究還存在著一定程度上的局限性。政府部門和相關(guān)機(jī)構(gòu)要對(duì)新能源汽車鋰離子電池給予高度重視，同時(shí)出臺(tái)一系列政策進(jìn)行鼓勵(lì)與扶持，推動(dòng)相關(guān)電池企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)工作。通過政府的正向引導(dǎo)，使得新能源汽車企業(yè)看到鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)與潛力，積極主動(dòng)地投身于鋰離子電池的創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)中，真正推動(dòng)與促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。