淺談電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

吳展強(qiáng)

摘要：近年來電動(dòng)汽車逐漸發(fā)展，成為當(dāng)前重要的交通工具之一。雖然當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)電控技術(shù)尚未到非常經(jīng)濟(jì)的程度，但是汽車電池技術(shù)已經(jīng)獲得較大的發(fā)展。本文對(duì)于電動(dòng)汽車的電池技術(shù)進(jìn)行探討，結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，分析電動(dòng)汽車電池的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電池；發(fā)展趨勢(shì)

1、前言

汽車是世界上最重要的交通工具之一，隨著石油燃料的逐漸消耗，導(dǎo)致溫室氣體排房子增多，能耗增加，造成化石燃料消耗增大。電動(dòng)汽車對(duì)于減少汽車排放，降低溫室效應(yīng)具有重要的意義。雖然當(dāng)前的電動(dòng)汽車的發(fā)展尚未能夠從根本上解決汽車的排放和能源問題，但是為了維持汽車工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，電動(dòng)汽車在能夠減少燃油消耗，維持汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。電動(dòng)汽車最初于1834年問世，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，因?yàn)殡妱?dòng)汽車無法滿足人們的需求而逐漸退出歷史舞臺(tái)，上世紀(jì)60年代以來，由于燃油汽車帶來大量的空氣污染以及能源消耗，一些大的汽車制造公司逐漸開始加大對(duì)電動(dòng)汽車的投入。隨著綠色環(huán)保理念深入人心，能夠達(dá)到零排放標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車逐漸成為能夠滿足汽車排放的主要汽車之一。我國(guó)的電動(dòng)汽車研究開始于上世紀(jì)70年代，直到上世紀(jì)90年代開始，國(guó)家逐漸將電動(dòng)汽車作為國(guó)際科技攻關(guān)項(xiàng)目，并且研制電動(dòng)汽車、配套電池、電機(jī)等，對(duì)于電動(dòng)汽車的發(fā)展起到促進(jìn)的作用。

2、電動(dòng)汽車動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀

動(dòng)力電池是推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于汽車發(fā)展具有重要的意義，在電池的發(fā)展中，電池的比能量、比功率、能量密度等均為電動(dòng)汽車電池的關(guān)鍵治療，除此外，動(dòng)力電池的可靠性、安全性以及維護(hù)性都有一定的要求，為了確保電池的使用價(jià)值，應(yīng)該針對(duì)電池的相關(guān)性能進(jìn)行研究。

2.1 鉛蓄電池

鉛蓄電池是常用的電池之一，該種電池再用二氧化鉛作為政績(jī)，采用稀硫酸溶液做電解液，并且以海綿狀鉛作為負(fù)極，在使用的過程，謙虛點(diǎn)至的基本電壓為2V。鉛蓄電池的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，也是傳統(tǒng)的蓄電池之一，具有價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是鉛蓄電池的質(zhì)量較重、過放電性能差、快速充電困難，所以逐漸被其他蓄電池所取代。

2.2 鎳電池

鎳電池包括多種種類，具體如下：（1）鎳鎘蓄電池，采用氫氧化鎳與鎘作為正負(fù)極的電池，以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)，單元電壓為1.2V，該種電池具有較強(qiáng)的耐深度放電能力，但是金屬鎘有毒，耐高溫性能較差；（2）鎳鉛蓄電池，這是一種堿性蓄電池，以氫氧化鎳與儲(chǔ)氫合金為正負(fù)極活性材料，以氫氧化鉀為電解質(zhì)，基本電壓為6-12V，該種電池具有比能量大、充放電性能好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，但是該種電池的成本很高；（3）鐵鎳蓄電池，該種蓄電池以氫氧化鎳、海綿狀鐵為正負(fù)極材料，在使用過程中需要定期加水，成本較高；（4）鈉氯化鎳蓄電池，該種蓄電池是一種新型電動(dòng)汽車用蓄電池，這種蓄電池采用鐵、錳、銅等過度金屬氧化物作為正極材料，液態(tài)金屬鈉作為負(fù)極材料，并且與只允許鈉離子遷移的氧化鋁作為正負(fù)極活性材料進(jìn)行粉綠，在正負(fù)極之間傳導(dǎo)鈉離子。

2.3 堿金屬蓄電池

堿金屬蓄電池包括鈉硫蓄電池與鋰蓄電池，具體結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)如下：（1）鈉硫蓄電池，以熔融硫與熔融鈉作為正負(fù)極材料，并且以氧化鋁礬土陶瓷管作為電解質(zhì)，該種蓄電池具有質(zhì)量輕、容量大的優(yōu)點(diǎn)，但是為了保證物質(zhì)的使用效率，必須加特別的加熱裝置；（2）鋰蓄電池，鋰是最輕、最活潑的金屬元素，該蓄電池具有比功率高、比能量大、充放電效率高的特點(diǎn)，而且功率輸出密度大，可快速充電，但是因?yàn)殇囍迫±щy、管理較為復(fù)雜，價(jià)格較高，所以使用過程中需要嚴(yán)格的安全措施。

2.4 空氣蓄電池

空氣蓄電池包括鋅空氣學(xué)電池與鋁空氣蓄電池：（1）鋅空氣蓄電池，以鋅與氧氣作為正負(fù)極材料，以氫氧化鉀作為電介質(zhì)材料，單元電壓為1.0-1.2V，該種學(xué)電池具有比能量大、安全性好的特點(diǎn)，能夠防止因?yàn)樾奥贰⒍搪芬鸬钠鸹鸹虮ǎ厥辗奖悖唬?）鋁空氣蓄電池，以高純度鋁與氧為正負(fù)極材料，并且以氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)，該種電池具有質(zhì)量輕、回收方便、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是充放電速度較慢，自放功率較大，使用效率較低。

2.5 飛輪電池

飛輪電池是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪儲(chǔ)存能量，主要有飛輪、電動(dòng)機(jī)、磁軸承等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使用過程中，當(dāng)飛輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠起到充電的作用，而當(dāng)飛輪減速時(shí)釋放能量能夠起到放電的作用。為了提升使用效率，減少功能損耗，采用無接觸的電磁軸承支撐飛輪轉(zhuǎn)子，而且殼體內(nèi)抽成真空，能夠降低風(fēng)損耗，提升電池使用效率。飛輪電池的比能量比很多的化學(xué)電池的高，而且具有對(duì)溫度不敏感、充電時(shí)間短、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，具有較大的優(yōu)勢(shì)。

2.6 燃料學(xué)電池與太陽能電池

燃料蓄電池是以燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的材料，包括石油、生物、氫氣等都可作為電池原料，使用過程中，將燃料轉(zhuǎn)化為氫并且作為蓄電池的燃料，以酸性、堿性、熔融鹽類作為電解質(zhì)材料，常用的有固體氧化膜燃料點(diǎn)至、熔融碳酸鹽燃料電池以及質(zhì)子交換膜燃料電池等。太陽能蓄電池是直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能裝置，可以采用非晶硅、單晶硅以及多晶硅作為電池原料。

3、電動(dòng)汽車電池發(fā)展趨勢(shì)

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，對(duì)于電動(dòng)汽車電池的要求越來越高，其中高能量密度、高功率密度的電池將成為將來電動(dòng)汽車電池的主要內(nèi)容，其中法國(guó)與德國(guó)都已經(jīng)開始了相關(guān)電池技術(shù)的研究。2012年的研究調(diào)查顯示，鋰離子電池的發(fā)展逐漸加快，市場(chǎng)份兒逐漸加大，而鉛蓄電池、鎳電池的使用份額則逐漸減小。為了滿足低功耗、高容量的電池，需要促進(jìn)鋰電池的研究與發(fā)展，同時(shí)采用多種方式促進(jìn)燃料電池的發(fā)展，提升電池的環(huán)境適應(yīng)性與安全性，采用電池家電站等方式促進(jìn)電池商業(yè)化發(fā)展。

4、結(jié)語

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，為了促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展，需要合理選擇電池，并且將混合動(dòng)力作為發(fā)展的重要方向，當(dāng)前的電池技術(shù)中鋰離子電池具有多種優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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