一項關(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。本文主要圍繞汽車電池這一核心問題進行調(diào)查，以普及新能源汽車知識并了解其進一步發(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)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、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法企及的優(yōu)勢，以其能源新、污染輕的優(yōu)勢獲得國家政策的大力支持，銷量逐年上升。國家計劃在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。

電池是新能源汽車的能量來源。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)汽車市場以及新能源汽車電池未來的發(fā)展方向，課題組成員針對新能源汽車的電池展開了調(diào)查。

2研究過程

2.1查閱資料

小組成員分別通過互聯(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車、油電混合動力車、插電式混合動力車、增程式電動車、氫燃料電池車五大種類；新能源汽車的發(fā)展共分為兩個階段：第一階段是以混合動力汽車為主，燃料電池車等新能源汽車為輔的發(fā)展方向，開拓新能源汽車市場；第二階段是在純電動汽車技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，純電動汽車逐步替代混合動力及燃料電池汽車以至于完全占據(jù)新能源汽車市場，實現(xiàn)零排放的階段。而無論哪一種新能源汽車，都離不開電池。主要電池類型及特點如下：

三元鋰電池：比能量大，需多節(jié)串聯(lián)，因而放熱量大，導致升溫易爆，對散熱的要求高，每節(jié)電池都要有保險裝置，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：一般用于混動車型，對充放電時間要求高，過度充放電都易導致電量衰竭，壽命減少。

氫燃料電池 ：能量轉(zhuǎn)換效率高，零污染，壽命長，但成本高昂，運輸安全性低。電池充電需要充電樁，相當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、成本及性價比、電池壽命、關(guān)于充電、改進方向等幾個方面研究新能源汽車的電池。 同時，也確定了電話采訪（比亞迪客服電話）、實地考察（青島開發(fā)區(qū)北汽新能源汽車銷售處）和問卷調(diào)查等調(diào)查方式。

2.3調(diào)查結(jié)果

電話采訪和實地考察采訪的結(jié)果整理如下：

北汽新能源全部是純電動新能源汽車；該品牌新能源汽車的電池類型為三元鋰電池；鋰電池沒有漏電一說，但在暴雨中長時間泡水也會報廢，使車無法正常行駛，燃油汽車也一樣；快充是通過充電樁充電，電流大，充滿大概需要兩小時；慢充充滿需六小時左右，用家庭電壓220V即可。充電樁的數(shù)量相對于加油站較少是因為現(xiàn)在新能源汽車的數(shù)量尚未超過燃油汽車，隨著其發(fā)展，配套設(shè)施也會跟進；充電過程的安全性可以保證。發(fā)生這些安全問題的概率很小，汽車都是要經(jīng)過安全檢測才上市的；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，價位越高的車續(xù)航里程越長，不必擔心長途問題，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速比不上燃油汽車，給我們的感覺也是開起來比較慢，但其實一般的新能源汽車最高時速有180邁，可以跑高速，未來肯定會提速；雖然新能源汽車本身較貴，但其充電的費用比加油要便宜；電池的壽命一般五到十年左右，雖然壽命短，需要換車，但車主充電相對于燃油汽車加油省下來的費用，也足夠購置半臺車的了；未來新能源汽車電池的發(fā)展方向是提高續(xù)航，延長壽命。

我們設(shè)計了調(diào)查問卷，請山東科技大學交通學院的教授進行了解答：

Q1：現(xiàn)在，新能源汽車日漸火爆，市面上也存在油電混合動力汽車，它是否是由燃油汽車向純電動汽車的過渡態(tài)？未來隨著科技的發(fā)展，純電動汽車續(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力車是否會被完全替代，未來電池能否支撐整個汽車產(chǎn)業(yè)，該做如何改進？

A1：油電混合動力電動汽車可以說是一種過渡，因能源、環(huán)保壓力，汽車碳排放法規(guī)標準、汽車尾氣排放法規(guī)標準要求日益嚴格，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、充電時間長（快充會影響電池壽命）、低溫充放電性能不好等問題需要進一步解決，純電動汽車的發(fā)展還需要一定的發(fā)展與成熟期。在很長一段時期內(nèi)燃油汽車還不可能被純電動汽車完全取代。例如：乘用車將以純電動、插電混合動力、燃料電池電動汽車為主，重型載貨汽車將以柴油、天然氣、混合動力等為主。

Q2：新能源汽車為何造價高昂，未來有什么辦法降低造價？

A2：目前新能源汽車造價高的主要原因是：電池、驅(qū)動電機系統(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。

Q3：將來有什么辦法減少電動新能源汽車的充電時間、提高續(xù)航能力？

A3：加強新材料、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，開發(fā)新型電池，開發(fā)智能電池管理系統(tǒng)及充放電管理系統(tǒng)，加強充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是加強儲能電站的建設(shè)，關(guān)鍵還是提高電池的性能。

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

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

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）、新型電池等的開發(fā)應(yīng)用，電池的比能量在不斷提高。

Q6：電動新能源汽車的電池類型主要有哪些，各自的特點？

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)上還可以細分，具體類型、特點及應(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汽車市場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，目前高速純電動汽車產(chǎn)量大的國內(nèi)企業(yè)有北汽、比亞迪、江淮等。低速純電動汽車產(chǎn)量相對較大，產(chǎn)量大的省份有：山東、河北、江蘇、浙江等省份，插電式混合動力電動汽車主要以國外品牌為主（如豐田），極少量燃料電池汽車（主要是公交客車）處于試運行階段。總體來講，各類新能源汽車在我國汽車市場上占的比重還比較小。

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

A8：隨著技術(shù)的進步，未來氫燃料電池汽車會有較大發(fā)展，氫氣的來源很廣，如可通過可燃冰、甲烷分解、光催化電解水等制氫。可燃冰發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、風能發(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。小組成員緊跟時代步伐，結(jié)合所學知識，學以致用，從其核心組成部分之一——電池入手，探究其特性。成員們將理論與實踐相結(jié)合，前期查閱大量資料作為理論基礎(chǔ)；后期通過采訪、考察等方式與專業(yè)人士進行交流，進一步感知新能源汽車電池的相關(guān)知識。

在此次調(diào)查研究活動中，我們知道了新能源汽車電池的主要種類及其各自特點；新能源汽車電池的安全性可以得到保證；續(xù)航、最高時速和充電設(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、壽命短等問題，目前尚無法完全替代其他汽車，占據(jù)汽車市場。

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。我們認為，研發(fā)應(yīng)向著能量密度更高、安全性更強、來源更廣、成本更低、壽命更長、充電更方便的新能源電池，和續(xù)航里程更長、最高時速更大、性價比更高的新能源汽車進行，開發(fā)新材料和新能源。這需要科學家們的努力，也需要我們新一代的努力，助力未來新能源汽車產(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，我們認為，新能源汽車具備完全占據(jù)汽車市場的潛力，但是需要時間來成長。

（指導教師：田芳）