對新能源汽車動力電池關鍵技術的探討

劉錦堂

摘 要：科學技術的快速發展為汽車行業帶來了諸多變化與挑戰，最為關鍵的是在能源動力方面的改變，電池技術的多樣化為汽車發展帶來不同的經濟效益，因此，本文對新能源汽車動力電池關鍵技術進行了探討，希望對關注此話題的人有所幫助。

關鍵詞：新能源洗車 動力電池 鋰離子電池 鉛酸電池

引 言

新能源汽車是指采用非常規的燃料作為汽車的動力源，通過電池的動力為汽車提供動能，但隨著科學技術的進步，電池的種類越來越多樣化，現代人們的生活需求以及生活水平為新能源汽車的驅動水平提出了較高的要求。

1新能源汽車動力電池的研究現狀

現階段動力電池的設計應用只要要求其具有一定的動力性、經濟性以及效益性。在動力性能方面，現階段的鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池以及鎳鎘電池等類型，都具有一定的電壓、比功率、比能量和循環次數的性能對比，其中鋰離子電池的額定電壓較高，各項功能的比例也較高，其輸出的能量較大，動力較強，對于新能源汽車來說在動力性能的開發利用上更具有高效性。在動力電池的經濟性能方面，鎳氫電池為300美元/kWh，鋰離子電池的幾個為170美元/kWh，鎳鎘電池為150美元/kWh，鉛酸電池為90美元/kWh，綜合各項電池的動力性能與經濟性能來看，鋰離子電池的動力性能較高，能夠為新能源汽車提供足夠的動力行駛一定的里程，且其價格在各項電池種類中屬于中等水平，由此鋰離子電池對于現階段的新能源動力汽車來說經濟效益更高[1]。

另外，污染方面是當前新能源動力電池研究的重要思考部分，污染方面的問題也受到了國家、研究人員以及社會民眾的廣泛關注，電能浪費的事實嚴重限制了新能源汽車的推廣，且制約著新能源汽車的使用，控制成本、減少污染成為目前動力電池研究的關鍵目標。

2新能源汽車動力電池的關鍵技術

2.1鎳金屬電池

2.1.1鎳鎘電池

鎳鎘電池最早用于手機、游戲機等電子設備，其大電流放電特性、充電與放電能力強，且應用較為簡單。其缺點在于充電與放電過程中，由于長期的處理不當，會出現“記憶效應”，即電池在充電之前內存的電量沒有被使用干凈，長期的記憶性效應會導致電池的容量降低，在放電過程中體現較為明顯。放電過程中，電池極板上會產生小氣泡，小氣泡逐漸增多覆蓋了電池極板的表面，影響電池的容量及其發電效率。在環境污染方面，鎳鎘電池中的鎘是有毒物質，鎳鎘電池廢用后處理起來較為復雜，對環境造成嚴重的污染。

2.1.2鎳氫電池

鎳氫電池與鎳鎘電池相比具有重量較輕、使用壽命較長、對環境無污染記憶無記憶效應等特點，目前已經成為手機類電子設備較為常用的電池技術，目前新能源汽車也將大容量的鎳氫電池應用到汽油與電動力混合的汽車上，首先，鎳氫電池的儲存量比鎳鉻電池的電量儲備量多30%。在新能源汽車的使用過程中能夠有效提供大容量電源并且記憶效應。使得鎳氫電池的使用壽命較長。其次，鎳氫電池的充電與放電速度較快，當汽車高度行駛時，發電機所發的點可以儲備在鎳氫電池中，現階段豐田普銳斯汽車對汽油與電力的混合應用，能夠在低速運行時減少燃油消耗，使用電機驅動汽車行駛。最后，鎳氫電池屬于無污染電池技術，在電池廢用后的處理方面更加便捷，有效保護了生態環境。

2.2鉛酸電池

鉛酸電池已有157年的應用發展歷程，長期技術更新與發展使得其在通信、電力、交通等領域都占據一定的地位，且在電動汽車蓄電池的發明創造方面也較為成熟。鉛酸電池的正負電極分別為二氧化鉛和鉛，電解液為硫酸。

2.2.1鉛酸電池的類別

鉛酸電池可分為注水式鉛酸電池和閥控式鉛酸蓄電池兩種，其中注水式的鉛酸電池較為廉價，在使用過程中需要經常維護，并一定量的補種電解質溶液。而閥控式鉛酸電池能夠利用控制閥自動調節電池體內的充電或排出多余氣體，在維護方面更加方便。

目前我國正在開發的鉛酸電池應用在新能源汽車的類別有水平鉛酸電池、雙擊密封鉛酸電池以及卷式電極鉛酸電池等，另外根據鉛酸電池的儲蓄結構與用途，可以將鉛酸電池粗略的分為四種類別，分別為啟動用鉛酸電池、動力用鉛酸電池、固定型閥控密封式鉛酸蓄電池以及其他類別的鉛酸電池，其中啟動用鉛酸電池可以用在汽車、船舶與飛機的啟動過程中。動力用鉛酸電池能夠為新能源汽車提供電動力。

2.2.2鉛酸電池的劣勢

鉛酸電池在性能、原料、價格方面具有一定的優勢，且比功率能夠有效滿足新能源汽車的需要。但比能量低是鉛酸電池的一大劣勢，需要占據大量的質量與體積，才能滿足新能源汽車的供電需求。鉛酸電池還具有使用壽命短、充電后的行駛里程短等缺點，相比之下鉛酸電池的成本較高。

2.3鋰離子電池

鋰離子電池通過鋰離子的在正負極之間的移動進行充電與放電，充電與放電過程中，Li+在正負電極之間往返，形成嵌入和脫嵌運行，且兩端的電極材料都是可以滿足Li+嵌入和脫嵌的材質，鋰離子電池分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池、磷酸鋰電池等多種類型，未來鋰離子電池研發過程中最為重視磷酸鐵鋰電池與鈦酸鋰電池的發展。

2.3.1磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池的分子式為LiFePO4，其隔膜材質為一種經過特殊成型的高分子薄膜，鋰離子能夠從薄膜中的微孔結構進行嵌入和脫嵌，而電子則不能通過。其負極材質為近似于石墨結構的碳。有機電解液為碳酸酯類溶液[2]。

2.3.2鈦酸鋰電池

鈦酸鋰可以作為電池中的負極材料，與錳酸鉀、三元材料等正極材料組成鋰離子可充電電池，亦或是鈦酸鋰作為電池中的正極，金屬鋰作為負極組成鋰離子電池。鈦酸鋰的安全性能高、穩定性強，被廣泛應用與新能源汽車中。

結束語

總而言之，現階段處于新能源動力電池開發應用的關鍵階段，鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池以及鎳鎘電池等動力電池的開發與應用，要求汽車企業加強創新研發動力電池的關鍵技術，提高新能源汽車質量的同時提升企業的競爭力。

參考文獻

[1] 葉繼宏.關于新能源汽車動力電池關鍵技術的研究[J].中國戰略新興產業2018-11-29.

[2] 郭強，鄭燕萍，孫偉明.新能源汽車動力電池關鍵技術的研究現狀[J].山東工業技術，2018（04）：46-47.