電動汽車電池的現狀及發展趨勢

朱黎

【摘 要】在經濟日益發展的今天，環境問題越來越嚴重，其中最主要的問題是氣候的變化和空氣的污染。而空氣的污染，最重要的原因是煤炭等資源的燃燒。由于對資源的過度開發使得能源日益的緊張。在資源緊張的大背景下，科學家們正在考慮開發新的清潔能源，比如水能，風能和太陽能等。而電動汽車的核心是電池，電力工業與汽車工業，之間的核心紐帶是電動汽車的電池部分，電動汽車的電池也是這兩者之間所聯系的重要橋梁和紐帶。本文將針對于電動汽車電池的發展現狀進行分析，并對電動汽車電池的未來發展趨勢進行推測。

【關鍵詞】電動汽車；電池；發展現狀；發展趨勢

如今，社會上出現了很多受到人們關注的惡性問題，比如說資源的緊張以及環境的惡化等，這些問題不僅在社會范圍內受到廣泛關注，也在電動汽車的行業之中受到了很大的關注[1]。相對于傳統的汽車行業來說，電動汽車是以電能為資源動力，把傳統的汽車能源所用的動力進行了徹底的改變。傳統汽車大多數用的都是化石燃料，但電動汽車主要能源是電能，這也是隨著社會的發展進行的重大變革。電動汽車的核心是發展電動汽車的電池，電動電車的電池是現代行業的主要關鍵打破點。

一、電動汽車電池的發展現狀

（一）鈷酸鋰電池

鈷酸鋰電池的發展是最為成熟的，這種電池綜合性能比較強，而且電池容量高，但是在全球儲存之中，鈷酸鋰的全球儲存量是非常有限的，而且鈷酸鋰這種物質的毒性比較大，況且價格也是昂貴的。所以作為電池材料的成本是比較高的。另外，鈷酸鋰這種材料安全性能比較差，如果將其放置在高溫和擠壓的空間條件之中，極有可能產生爆炸的情況[2]。總之，鈷酸鋰電池可以用在昂貴的手機和電池電腦，筆記本等電子消費產品以及測試儀表之中，但是不適合電動汽車的使用。

（二）鎳氫電池

鎳氫電池的主要成分是堿性溶液與鎳基。電池的主要分類有鎳鎘電池，鎳鋅電池與鎳氫電池。在現代化電動汽車的行業之中，應用最廣泛的是鎳氫電池。因為鎳氫電池，它的能量儲存比較高，對儲存的環境產生的影響也比較小。而鎳氫電池，它主要產生枝晶比較快，產生這種東西導 致電池的壽命比較短。但是現在科學的研究可以運用一些方式解決這些問題，比如說可以利用第三電極充電的形式解決電池壽命短的問題[3]。而鎳氫電池主要的構成部分是氫氧化鎳，在這里的氫氧化鎳多半是陽性的，其中的大多數合金都是由錳和鎳組成，這些組成的合金呈陰性。在這種條件下的電池能量的儲存是普通電池的三倍，而且儲存的功率也比較大。所以這項技術有很大的運行優勢：運行的功率比較高，而且能量多，運行的電壓也高。

（三）鋰離子電池

市場上最常見的鋰離子電池陽極是由碳和碳酸二甲構成的電解液。鋰離子電池的陰極多半是二氧化錳酸鋰。市場上常見的這種電池產生的比能量大，電池比較輕便，容易攜帶，而且結實。這種電池的單節電壓可以達到3.7V。經過科學的研究發現鋰離子電池的體積比較小，而且壽命比較長，與其他的電池比起來，質量較輕，由于這種電池的自放電率比較高，所以不會產生記憶效應。這種鋰離子電池有很多的電極組合，個體的性能指標數值范圍廣闊，在性能上有較大的差異。

二、電動汽車電池對未來發展的展望與發展趨勢

（一）鉛酸電池

叉車與短途汽車主要動力能源是鉛酸電池，這是因為鉛酸電池的價格很低。氫產生的鉛酸電池在循環利用的次數上比較少，這種情況下，對于電池的生產環境和方式有著很大的限制。展望未來，鉛酸電池是不可能行駛在高速公路之中，因為它不符合實際。但在另一方面，鉛酸電池的電池成本比較低，可以利用在短途的電動汽車與輕度混合的電動汽車之中。據某些研究指明，美國研制出了一些超級電池，這些超級電池指的是鉛酸電池與超級電容器進行聯合使用，可以發揮出很大的作用，美國研制出的這些超級電池比市場上的其他電池相比，功率比較高，而且壽命長，價格也比較便宜，所以在許多國家的市場上競爭力很大。

（二）鎳氫電池

鎳氫電池是一種綠色能源電池，它和同體積的其他電池相比容量更大，在充放電循環方面，可以使使用電池的壽命延長，并且沒有記憶效應。憑著這些優點，曾經被廣泛的應用于各種新能源電池的應用之中。雖然鎳氫電池有較高的性能與很高的功率，但是這種電池中含有很多的金屬鈷和鎳，使得鎳氫電池的制作投入成本高。這些年來金屬鎳和金屬鈷含量減少，造成了鎳氫電池的制作成本大大增加，最終增加了使用的成本，使鎳氫電池退出了電池市場。但這并不能泯滅鎳氫電池在原有的電池汽車過渡階段所產生的關鍵性作用。

（三）鋰離子電池

鋰離子電池在現今的電池市場之中，它的性能比最佳。與同質量的鉛酸電池相比，鋰離子電池的能量是這種電池的五倍左右，也在能量角度高于鎳氫電池三倍。所以，科學的分析之下，鋰離子電池在各種角度可能是未來電池的主要領軍者。鋰離子電池以鋰作為主要的原材料，況且我國地下鋰礦的資源比較豐富，在鋰礦的開發之中，我國在世界上占據第二位。而且鋰離子在海水中也廣泛的存在。我國在未來的發展技術之中可以將海水中的鋰進行科學的獲取和提取。除此之外，最重要的是鋰離子電池具備循環使用的能力，可以緩解對于原材料的緊張需求問題。所以說我國很多行業之內，包括電動汽車發展行業多采用鋰離子電池，所以說，鋰離子電池在未來的發展過程之中期望性最高。

（四）超級電容器

超級電容器是一種新型的存儲裝置，也稱為雙電層電容器。這種電容器可以實現電場能與電能的相互自由轉換。超級電容器的運用原理是利用活性炭材料制作成的多空電極。在兩者之間的電極中填充電解質溶液，如果在電極兩端施加電壓，可以使電解質溶液形成集電層，相當于串聯的兩個電容器。另外，活性炭表面積比較大，電解質之間的距離小，導致電解成電容器產生很大的電容量。超級電容器產電的功率密度和放電速度很大，而且可以利用和回收電動汽車在制動時的能量，將這種能量進行回收，這個過程屬于化學反應過程。

（五）新電池技術

新電池主要有鋰硫電池，鋰聚合物電池以及固態鋰空氣電池。比如說傳統的鋰離子電池，如錳酸鋰電池與錳酸鐵鋰電池等這些電池還有很大的改進空間，雖說改進空間很大，但是其具有的潛力很有限。在未來的電動電池發展過程之中，新電池技術可能占有很大的開發性。鋰聚合物電池在很大程度上提高了鋰離電池應用穩定性。另外鋰硫電池的組成是靠金屬鋰和有機質以及單質硫所構成的。這種新電池技術有很大的優勢比如說制造的成本比較低，所蘊含的能量高，并且它對環境的需求度比較少。最后，固態鋰空氣電池這種電池還在研發和實驗之中，但是固態鋰空氣電池的未來可期許性比較高。因為這種電池，它的散熱程度，穩定性比較好，而且對于工作的溫度范圍要求小。

三、結論

電動汽車電池作為汽車的儲能裝置，既要求有足夠的能量來滿足一定的駕駛周期和行駛里程，又要提供能達到車輛指定的加速性能所需要的最大功率。當目前市場上電池成本降低或處于實驗室研究階段的電池技術發展成熟后，汽車制造廠商必然會提高電動汽車電池組的容量、功率等以增加電動汽車的行駛里程和汽車性能。電力行業應關注電動汽車電池的各種性能、容量和功率，不僅是要能在短期內提供可靠的充電設施和網絡，研究針對大規模電動汽車充電的有序控制，在滿足電池充電需求的同時降低其對電網的負面影響。

【參考文獻】

[1]符曉玲，商云龍，崔納新.電動汽車電池管理系統研究現狀及發展趨勢[J].電力電子技術，2011（12）：27-30，89.

[2]緣彤煜.電動汽車電池的現狀及發展趨勢[J].科技展望， 2016（15）：285.

[3]孫田田，王林，郭巧巧，王鑫國.純電動汽車與氫燃料電動汽車發展現狀及前景[J].科技視界，2016（04）：163-164.