一項關于新能源汽車電池的調查研究

朱瑞依　沙銘洋　生漢森

摘 要 在常規能源短缺、環境污染的今天，新能源汽車逐步占據汽車市場。本文主要圍繞汽車電池這一核心問題進行調查，以普及新能源汽車知識并了解其進一步發展的方向。

關鍵詞 新能源汽車 電池 調查

1研究背景與目的

新能源汽車，是指采用非常規的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。在常規能源短缺、環境污染的今天，新能源汽車具有燃油汽車無法企及的優勢，以其能源新、污染輕的優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展現狀能否支撐其完全替代燃油汽車占據汽車市場以及新能源汽車電池未來的發展方向，課題組成員針對新能源汽車的電池展開了調查。

2研究過程

2.1查閱資料

小組成員分別通過互聯網和有關書籍查閱了相關資料。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成熟的基礎上，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新能源汽車市場，實現零排放的階段。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，需多節串聯，因而放熱量大，導致升溫易爆，對散熱的要求高，每節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

成員根據搜集到的資料進行了小組討論，決定從現有類型、續航、安全性、成本及性價比、電池壽命、關于充電、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（青島開發區北汽新能源汽車銷售處）和問卷調查等調查方式。

2.3調查結果

電話采訪和實地考察采訪的結果整理如下：

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。充電樁的數量相對于加油站較少是因為現在新能源汽車的數量尚未超過燃油汽車，隨著其發展，配套設施也會跟進；充電過程的安全性可以保證。發生這些安全問題的概率很小，汽車都是要經過安全檢測才上市的；北汽新能源汽車的續航里程都在150公里以上，最多有400公里，價位越高的車續航里程越長，不必擔心長途問題，況且現在的服務區都配備有充電樁；雖然現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展方向是提高續航，延長壽命。

我們設計了調查問卷，請山東科技大學交通學院的教授進行了解答：

Q1：現在，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？未來隨著科技的發展，純電動汽車續航能力的提高和充電樁等配套設施的完善，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業，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、環保壓力，汽車碳排放法規標準、汽車尾氣排放法規標準要求日益嚴格，發展新能源汽車已成為必然，但由于電池瓶頸、充電基礎設施建設等制約，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，純電動汽車的發展還需要一定的發展與成熟期。在很長一段時期內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、驅動電機系統、大功率電力電子器件成本高，產量小等。新材料、新技術應用、大批量生產都可以降低造價。

Q3：將來有什么辦法減少電動新能源汽車的充電時間、提高續航能力？

A3：加強新材料、新技術應用，提高現有電池的能量密度和充放電性能，開發新型電池，開發智能電池管理系統及充放電管理系統，加強充電基礎設施建設，特別是加強儲能電站的建設，關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，（下轉第298頁）（上接第284頁）或是進水引起發熱燃燒等安全隱患，將來該如何改進？

A4：加強電池系統的安全、絕緣、密封、熱管理系統設計等，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、新技術的應用，傳統電池（如三元鋰離子電池）、新型電池等的開發應用，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，在此基礎上還可以細分，具體類型、特點及應用在網上都可以查到，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展階段，產銷量還比較小，目前高速純電動汽車產量大的國內企業有北汽、比亞迪、江淮等。低速純電動汽車產量相對較大，產量大的省份有：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：隨著技術進步，未來還有可能研發利用哪些新能源發電的汽車？

A8：隨著技術的進步，未來氫燃料電池汽車會有較大發展，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。可燃冰發電、光伏發電、光熱發電、風能發電、海水潮汐能、溫差發電等新能源和清潔能源發電。

3研究特色及成果意義

新能源汽車的發展能夠助力緩解如今環境污染、能源枯竭的狀況，正處于蓬勃發展階段。小組成員緊跟時代步伐，結合所學知識，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合，前期查閱大量資料作為理論基礎；后期通過采訪、考察等方式與專業人士進行交流，進一步感知新能源汽車電池的相關知識。

在此次調查研究活動中，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；續航、最高時速和充電設施等方面雖然還不完善，但足以為人們的日常出行服務；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，占據汽車市場。

但是，新能源汽車產業受到政府大力支持，研發人員們也正在努力。我們認為，研發應向著能量密度更高、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業更上一層樓，助力環境改善，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汽車市場的潛力，但是需要時間來成長。

（指導教師：田芳）