電動汽車鋰電池的發展現狀探討

潘騰遠

摘 要：近年來隨著社會經濟的不斷發展，城市化進程的不斷推進，能源匱乏的問題體現愈發明顯，因此使用替代能源的新能源車便被開發出來并廣泛投用，這是時代發展的大勢所趨。使用鋰電池的電動汽車，便是新能源車的其中一類。但是對于鋰電池的實際應用，當前依然需要進一步展開分析，才能確保鋰電池的實用價值得到體現，推動新能源的普及。

關鍵詞：電動汽車；鋰電池；發展現狀

鋰電池以往普遍用在小型電器上，但如今在新能源車當中，也得到了廣泛的應用。作為替代能源，以鋰電池為主要能源的電動汽車，具有很大的性能與環保優勢，但是因電力驅動車在我國的應用研究并沒有十分充分的經驗，所以必須要對鋰電池的應用發展進行進一步分析，推動技術改革。

1 鋰電池的應用優勢分析

傳統的能源汽車，其動力來源均是不可再生的石化燃料，首先無法保證能源的持續供給，除此之外，石化能源的燃燒過程中，也必然會產生有害的物質，不僅會引發環境污染的問題，同時更可能對社會大眾的身體健康產生影響。而作為新能源汽車的驅動能源。鋰電池的普及當前自然也得到了廣泛的重視。其質量對于新能源汽車的整體車況、運行的情況等有著不可忽視的重要影響。所以為了保證車輛更加安全穩定的運行，要對新能源汽車提出更高的配置要求，需要使用配置高比能量與高比功率，且可短時間內完成充放電過程的電池。不僅如此，要確保新能源汽車的廣泛普及，還要合理控制電池的成本，因為需要在大眾當中普及，應當將價格控制在普通大眾可接受的范疇，以確保使用穩定性與壽命符合相關標準，體現出電池的性能優勢。當前對于鉛酸電池與鎳氫電池，在其制造技術上，體現出較為成熟的特征，但是其實際性能卻無法真正滿足新能源汽車的實際功能要求，所以鋰電池則體現出了無法替代的應用優勢。鑒于鋰電池的重量輕、空間占比小、方便取用，所以只用在新能源汽車上，也可以更加方便的完成搭載[1]。不僅如此，鋰電池的電壓約為普通鎳氫類電池三倍，所以實際使用時間更長，并且能夠循環使用，即便報廢，也并不會引發環境污染等問題，安全性很高，不會出現自動放電。

2 鋰離子電池的應用原理分析

2.1 鋰離子電池的工作原理

要真正合理的運用鋰電池，首先必須要了解到其運作的原理，鋰電池即鋰離子電池，其主要是指利用鋰離子嵌入化合物為正極材料的電池類型。這類電池具備可充電、輕便可輕易拆卸的特征，所以應用優勢很大。在實際的充放電過程中，其基本的電化學反應如下。電池在充電過程當中，正極的材料晶格當中會有鋰離子不斷脫出，并且借助電解質溶液與隔膜嵌入到到負極。放電時負極則會有鋰離子不斷脫出，通過電解質溶液和隔膜嵌入到正極材料晶格。因其充放電過程中，鋰離子的流動往返于正負極之間，所以鋰離子電池也可稱作搖椅電池。明確其運作原理，才能確保鋰離子電池得到更合理的應用。

2.2 鋰離子電池的結構

鋰離子電池的結構，決定著其特征，以及后續的使用成果。所以必須要對其構成事先進行了解，才能體現出其實際的應用優勢。鋰離子電池主要是由正負極材料、正負極集流體、電解液、隔板與安全閥等多個部分共同組成。其中電池的集流體是由金屬構成的重要銜接部分，不但是正負極材料的載體，也連接外電路的核心部分，電氣特性等效于一定阻值的純電阻，符合歐姆定律要求。錳酸鋰離子電池的正極物質是由錳酸鋰為核心原料，鎳鈷錳鋰離子電池的正極物質是由鎳鈷錳鋰為核心原料。磷酸鐵鋰離子電池的正極物質是由磷酸鐵鋰為主要原料。在正極的活性物質當中，如果加入了粘合劑與導電劑等等。負極的活性物質，則主要是由機溶劑結合粘合劑與碳的混合物所構成，在銅基上涂覆這樣的活性物質，便能構成負極。正負極材料都影響著電池的容量、電壓等特性，都要參與電池的電化學反應。電解液一般是由不同性質的若干種溶劑混合起來，在電池當中起到傳輸正負極離子的作用，其對于電池整體的容量、循環能力、工作的溫度范疇以及安全等都有一定影響。隔板是隔離正負極的主要部分，其普遍具備滲透性，另一方面其并不會阻礙離子，能夠確保離子的順利通過。除此之外，其能夠有效避免因外部短路等問題所導致的過大電流對電池產生的影響，防止異常發熱等現象的出現。安全閥主要負責維護系統的安全穩定，確保鋰離子電池的使用更加安全，在出現異常時能夠迅速切斷[2]。

3 車用電池的發展

作為電動汽車的主要動力來源，電池是對于電動汽車形式所需能量進行存貯的關鍵裝置。簡而言之其在電動汽車上是有著重要影響的核心部分。特別是在純電動的汽車上，作為其唯一的動力來源，蓄電池的重要性更是毋庸置疑的。就汽車所使用的動力電池實際分類來看，主要可分為物力電池、化學電池與生物電池三個類別。在這之中，化學電池是主要利用化學反應過程去達成發電目標的電池類型，依照其實際的性質主要可分成蓄電池、原電池、儲備電池以及燃料電池。物理電池主要是利用熱度、光源與吸附等物理效應去進行發電的電池類型。例如超級電容器、太陽能電池與飛輪電池等等。而生物電池則主要是指利用生物化學反應進行發電的電池類型。例如酶電池、微生物電池及生物太陽電池等等。當前已經得到普及的車用動力蓄電池主要包括傳統的鋰離子電池、鎳鎘電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池等等。而鋰離子電池是在電動車當中當前最為常用的類型之一。超級電容器在物理電池當中是常用于混合動力汽車及純電動汽車當中的電池類型。生物燃料應用于車量動力系統也有十分廣闊的前景，這充分說明當前各類電池的應用都在不斷得到優化發展，而鋰電池在這之中是最為常用的電池類型之一。作為電動汽車的主要動力能源，鋰電池在電動車上的使用，是有著重要價值的。要真正對電池的實際應用效果進行判斷，必須要對電池的各項性能指標進行評定。電池的性能指標主要包括容量、電壓、內阻、輸出功率、使用壽命、能量功率、自放電率等等。當前在電動汽車內加以應用的動力電池，需要具備穩定性強、充放電效率高、使用成本低、安全性強等特征，才能得到更理想的應用成果。

4 鋰離子電池的發展現狀

就當前的實際發展現狀來看，我國的第一代車用鋰離子電池，主要是錳酸鋰離子成分為主的電池類型，引起成本低廉，安全性強，所以應用十分廣泛，但是其應用問題在于循環壽命周期短，在高溫環境下，其整體循環壽命更會進一步縮短，高溫環境下，錳離子會有溶出的現象。第二代主要是以已經申請專利的磷酸鐵鋰離子電池為主，這是鋰離子電池后續的主要發展方向。鑒于鐵、磷、鋰等資源的儲量豐富，而且原材料的價格低，充放電的特性理想，且工作電壓適中，可迅速完成充電、循環利用的壽命也更長，在高溫環境下，這種電池的運行狀態也十分穩定，不僅有著理想的儲能能力，并且并不存在毒害成分。為此目前有許多公司，都在針對鋰離子電池不斷進行開發研究，開發新的電池種類，優化電池的功能，以確保電池的應用成果更加理想。例如由NEC與富士重工共同開發的廉價錳酸鋰電池，便是廣泛應用的電池類型之一。其具有安全性強、成本低廉的特點，在車載環境下，其壽命可延長12年，可支持電動汽車形式10萬公里，相對于純電動汽車，依靠鋰電池支撐的電動汽車，其整車的壽命是不相上下的，而且具備節能的特點。在2008年5月，日本三洋電機宣布向開始德國的大眾集團供應混合動力汽車專用的鋰離子充電電池系統。我國也已經在鋰離子電池的研究上有了可喜的成果，隨著研究水平的不斷提升，我國的鋰電池已經有多項指標均已高出了高級電池的基準，滿足了以往所訂立的長期目標，以及對于電池性能的指標要求，就當前的實際發展趨勢來看，鋰離子電池的研發，已經滿足了我國電動汽車用動力電池的優化目標。但是依然存在諸多問題需要得到進一步優化，例如如何進一步降低制造成本，提升電池性能，延長使用壽命，并且保護電池的電路運行穩定性等等。通過不斷的研究，才能開發出性能更加出眾的電池，得到更廣泛的應用[3]。

5 結語

近年來隨著社會發展的不斷加快，社會機動車持有率越來越高，社會大眾對于車輛性能的要求也越來越高。特別是為了滿足環保需求，新能源汽車的普及范圍越來越廣，而鋰電池則是電動汽車的主要驅動能源。為此以上深入思考了電動汽車鋰電池技術發展，以此推動技術改革。

參考文獻：

[1]孫川，褚端峰，李海波，王建宇.一種改進的電動汽車鋰電池RC滯后模型及其應用[J/OL].汽車技術：1-6[2018-12-17].

[2]王燦燁，劉庚辛，王鑫泉，符興鋒.基于主動均衡策略的電動汽車用鋰電池管理系統設計研究[J].汽車技術，2018（06）：5-10.

[3]徐志龍，田玉冬，李靜紅，吳永勝，黃俊.電動汽車動力電池的發展與溫度管理現狀[J].汽車電器，2018（03）：1-3.