電動汽車電池的現狀及發展趨勢

虞榮廣

68062部隊 青海省西寧市 810018

1 電動汽車電池的發展

現階段汽車大多以燃油為主體，將電池作為動力源最早出現在阿拉伯的1837年，雖然其起步較早，但是在發展進程中由于受到相應因素的直接限制及影響，電動汽車的電池技術的發展呈現出了停滯性特點，這就使得動力基礎來自內燃機的汽車市場占有率不斷上升，并在市場中占據主導地位。在電動汽車電池發展階段，最初應用的是鉛酸電池技術，后續經過改良，鎳氫電池逐漸將其取代，雖然在充電后其行駛里程有所增加，但是其競爭優勢也并不顯著。在這一時期，日本的本田公司將內燃動力與電動力相結合，這就在一定程度上更新了汽車燃動結構，實際上其本質具有較強的混合特性，汽車本身的動力源也有所增加，在需求不同的情況下，汽車可以選擇使用不同的動力源。

在后續進入2006年時，汽車技術水平顯著提升，這就使得鋰離子電池技術得到了廣泛應用，當該技術融入后，汽車在行駛過程中的安全指數有所提高，在電動車及混合動力車領域中其優勢都顯著存在，而在下一年，混合動力車具備了插電屬性，電池能量

供應更加便利，依托電網能夠減少對內燃機的消耗，在電池能量充足時，動力保障可以完全依靠電池，當電池能量不斷弱化時，就可以進入傳統的內燃模式下。在2008年，受到相應不良因素的直接限制，油價不斷攀升，這就為汽車產業的能源轉型帶來了機遇及挑戰，電動汽車的電池產業也隨之邁入新征程。通過對電動汽車電池的發展歷程進行細數不難發現，電池類型較為多樣，類型本身也存在較大差異，這都將為電動汽車電池現狀產生較大影響。

2 電動汽車電池現狀闡述

新能源汽車電池可以分為兩大類，即蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純新能源汽車，可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池（鎳一氫及鎳一金屬氫化物電池、鎳一福及鎳一鋅電池）、鈉?電池（鈉一硫電池和鈉一氯化鎳電池）、二次鋰電池、空氣電池等類型。而燃料電池專用于燃料電池新能源汽車，可以分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）等類型。

在現階段新能源電池數量不斷增加，其類別也呈現出了多樣化特點，在細化范疇也存在相應差異。在純能源汽車中，蓄電池是必須也是重要裝備，以此為依托，蓄電池就是汽車的驅動裝置。而在混合動力汽車中，傳統發電機與蓄電池是結合體，都能發揮帶動汽車驅動的作用，在這一框架中，蓄電池不僅是主要動力，也是輔助動力，因此不難發現，在汽車驅動速度低或者是啟動的過程中，蓄電池都是驅動系統中產生動能的關鍵點，而加速階段，其作用就下降到輔助形式下，在勻速或者是減速行駛階段，蓄電池就需要存續能量。

2.1 鉛酸蓄電池

從當前形勢來看，鉛酸蓄電池在汽車領域中的應用頻率普遍較高，能夠滿足汽車內部電氣及電子設備的電能需求，該電池技術在發展階段能效作用較強，可以大量生產，并且其耗用的資金數額相對較少。雖然現階段電池技術類別不斷增加，但是鉛酸蓄電池的市場占有率仍舊較為高漲，在旅游觀光車及短途公交車中的表現也呈現良好趨勢。

雖然鉛酸電池的應用優勢較為顯著，但是其比能量低、使用壽命短等弊端性問題卻也顯著存在，一旦電池長時間處于高強度荷電狀態下，其整體能效就會相對下降，因此，針對比能量問題進行研究也就逐漸成為電動汽車電池發展領域中較為關鍵的問題，只有不斷優化其荷電狀態，才能為延長使用壽命提供基礎保障。現階段的解決方法是：對容器標準進行衡量，盡可能的以小密度及非腐蝕性為核心，這就能夠促使其比能量顯著提升，相對的碳堿化物總體比例也能夠有所提升，促使電池容量始終保持最佳狀態。在相關文獻中還提出了在鉛酸電池的活性物質中添加適量的添加劑也能夠促使其比能量及比功率大幅度提升。

2.2 鎳氫電池

堿性電池是由鎳基和堿性溶液經過點解而形成的，其主要分為三種電池種類，在這三種電池中最適用于電動汽車中的就似乎鎳氫電池。這是因為鎳氫電池在運用過程中所產生的物質不會對環境造成污染，并且所產生的能量也較高。而鎳鋅電池則不能夠被持續使用，使用一段時間能量就會散盡。目前，針對這一問題已經有了相應的解決措施，例如：運用充電裝置進行補充能量，在電解液中加入緩蝕劑等。在電動汽車行業中所應用的能量技術多數是鎳氫電池技術。

鎳氫電池由多種金屬成分組合而成，其中就包括錳和鎳，鎳氫電池在電動汽車中的應用。鎳氫電池與鉛酸電池進行對比，鎳氫電池在能量方面會高出鉛酸電池很多，在功率方面相對于鉛酸電池更是高出很多倍。鎳氫電池技術的發明占據以下幾個優勢：更高的運行電壓、比能量和比功率，較高的過度充放電耐受性和熱性能。

2.3 鋰離子電池

鋰離子電池的構造處于較為傳統的構造類型，其主要包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物以及有機溶劑溶解的溶液。其中在鋰離子電池種類中我們在生活中經常接觸的就是以碳為陽極，而電解液通常選擇碳酸乙烯能和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液。其中二氧化錳酸鋰作為陰極。這是因為這類鋰離子電池重量較輕，并且抗壓能力強，所儲備的能量也較大。從表2中的數據分析我們能夠明確的看出鋰離子電池的優勢，以及在性能上存在一些差異。

表1 鋰離子電池的性能指標及其在電動汽車的應用情況

3 電動汽車電池應用發展趨勢

3.1 鉛酸電池

目前，鉛酸電池在汽車領域中的應用頻率普遍較高，該電池技術在發展階段能效作用較強，可以大量生產，并且其耗用的資金數額相對較少。鉛酸電池雖然在購買時不需要花費大量的費用，并且其應用范圍也較為廣泛，但是就當今時代來講，鉛酸電池的比能量和循環次數仍然受到限制。電動汽車如果要運行在高速公路上，如果僅僅是運用鉛酸電池是不切實際的想法，這樣做會存在很多的安全隱患。但是又鉛酸電池價格上的優勢，使其被廣泛應用在形勢短途的電動汽車中。近年來，美國已經發明出一種超級電容器，這種電容器能夠與鉛酸電池有效結合在一起，能夠加大鉛酸電池的比功率，使其壽命增加，在市場的競爭力也不斷加大。

3.2 鎳氫電池

鎳氫電池雖然在比能量和比功率方面具有很大的優勢，但是其在制作方面需要投入大量側成本。由于鎳鈷產出量普遍較少，這就會導致其在應用階段的成本相對增加。現階段，鎳氫電池在混合動力車中的應用范疇普遍較廣，在鋰離子電池生產量不斷增加的前提下，成本也會隨之下降，這就使得鎳氫電池逐步被替代，相對的其市場占有量也隨之下降。例如，日本豐田汽車公司現階段也以使用宣布最新一代Prius使用鋰離子電池為主體，鎳氫電池使用量逐步下降。鎳氫電池是電動車過度階段使用的電池，但在近期和中期仍然是非常關鍵的動力電池之一。