電動汽車電池技術研究與展望

朱黎

摘 要：汽車行業的發展使得人們的出行變得更加便捷，但同時也給環境造成嚴重的污染。而電動汽車的出現，使得環境污染問題得到了有效的解決，并且得到了人們的高度重視。電視技術作為影響電動汽車發展的關鍵因素，對其的研究十分關鍵。鑒于此，文章就電動企業電池技術研究與展望進行詳細論述，以供參考和借鑒。

關鍵詞：電動汽車；電池技術；研究；展望

一、電動汽車動力電池技術研究

（一）鉛酸蓄電池技術

鉛酸蓄電池是目前能夠大量生產供應、在汽車領域應用最為廣泛的電池。它主要由分別浸入電解液的正極板（PbO2）、負極板（Pb）組成。

（二）鉛酸蓄電池技術的充放電原理分析

鉛酸蓄電池是利用元素Pb化學上的不穩定性產生電子遷移提供電能的。當正、負極板用導體相連，負極板上的Pb失去兩個電子與電解液中的S042-生成化學特性更加穩定的PbSO4，電子通過導體被正極板上的Pb4+捕獲也生成PbSO4，以此持續地為用電器提供電能。當正、負極上的活性物質被大量消耗，放電反應無法持續地大量發生，造成蓄電池虧電，需要進行充電。充電時，負極板上的PbSO4被電解，Pb2+獲得電子還原為Pb；正極板上的Pb2+失去電子被氧化生成PbO2。

1、鉛酸蓄電池技術的特點分析

鉛酸蓄電池比能量和比功率低、循環使用壽命短、充電時間長，極大地限制了其在電動車領域的推廣應用。作為電動車的動力電池，目前僅僅應用在行駛里程短、對充電要求不高的場合，如觀光車、叉車、短途公共汽車等。

2、鉛酸蓄電池技術的應用前景分析

雖然鉛酸蓄電池作為電動車的動力源存在許多先天不足，許多人并不看好其應用前景，但它技術成熟、可大量生產、造價低，如果能夠改善其比能量和比功率、提高其充電性能和使用壽命，在新的動力電池技術發展成熟、廣泛應用之前，仍具有一定的應用空間。

（三）鋰離子電池技術

鋰離子電池是20世紀90年代索尼公司推出的新型高能蓄電池，已經在便攜式信息產品中獲得推廣應用。電動車用鋰離子電池性能明顯高于上述兩種電池，是目前動力電池的發展主流。典型的鋰離子動力電池由鋰離子金屬氧化物（LiMO2）構成的正極、焦炭或石墨（C）構成的負極以及溶有鋰鹽的有機溶液組成。

1、鋰離子電池技術的充放電原理分析

充電時，正極的Li失去電子變為Li+，脫離金屬氧化物進入電解液，負極的碳呈層狀結構，它有許多微孔，從電解液中來的Li+和電子嵌入其中，嵌入的Li越多，容量就越高；放電時，嵌在負極碳層的Li釋放電子，從碳層中脫出變為Li+進入電解液，電子經過用電器到達正極，和電解液中Li+以及正極金屬氧化物重新組合成LiMO2。

2、鋰離子電池技術的特點分析

鋰離子電池比能量比鎳氫電池高出一倍多，但是它也存在一些問題，如快速放電性能差、價格過高和過放電保護問題，更嚴重的是大容量的、高功率的鋰離子電池安全性上存在較大問題，限制了鋰離子電池在電動汽車里的大規模推廣運用。目前，主要在小容量、低功率的電動汽車上廣泛應用。

3、鋰離子電池技術的應用前景分析

鋰離子電池普遍被科學家們看好，認為它是21世紀純電動汽車發展的主要動力電池之一。各國汽車生產廠商都將發展鋰離子電池技術列為新能源汽車研究的重點項目，未來具有廣闊的研究和應用前景。

（四）燃料電池技術

燃料電池是一種存在于燃料和氧化劑之中的化學能直接轉化為電能的裝置，目前研究較多的是以氫氣為燃料的氫燃料電池。它的結構同一般蓄電池類似，由正極、負極和電解質隔膜組成。不同的是，燃料電池的正、負極不包含活性物質，僅僅作為催化轉換元件，電池工作時，氫氣和氧氣由外部供給。理論上，只要不斷輸入反應物，不斷排除反應產物，燃料電池就能持續地供應電能。

1、燃料電池技術的放電原理分析

電池工作時，分別給正、負極供應氧氣和氫氣，氫氣在負極失去電子變為H+進入電解質隔膜，正極處的氧氣捕獲負極而來的電子，并與電解質隔膜中的H+反應生成H20。

2、燃料電池技術的特點分析

燃料電池只需補充燃料與空氣就可以源源不斷地產生動力，并不需要一般蓄電池長時間的充電儲能過程，更加接近內燃機汽車，能夠更加快速方便地補給。氫燃料電池作為能源的突出特點是無污染、效率高、高功率密度、可循環利用。

3、燃料電池技術的應用前景分析

短期內，燃料電池很難大規模推廣應用，但隨著技術成熟進步，燃料電池相對于一般蓄電池會體現出其先天優勢。燃料電池不僅是未來電動汽車主要的動力電池之一，并且它自身可以產生電能而不需要充電，是未來緩解能源危機的一種新型綠色能源，具有廣泛的前景。

二、電動汽車動力電池技術的未來展望研究

目前，沒有哪一種動力電池完全占據了主導地位。它們在各自應用領域、不同的時間段內發揮著各自的作用。鉛酸蓄電池成本低、技術成熟，適用于現階段的短距離電動汽車；鋰離子電池體積小、質量輕且容量大，只要解決了充電、安全性等問題，極有可能在不久的將來廣泛應用于純電動汽車，使電動汽車逐漸取代內燃機汽車；燃料電池通過添加可再生燃料續航，不需要進行充電，是未來電動汽車的發展方向，同時也是解決能源危機的一種新型能源。

參考文獻：

[1]黃學杰.電動汽車動力電池技術研究進展[J].科技導報，2016，06：

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