淺談電動車輛動力電池的性能特點及其發展

王健力

摘 要：為了提高動力電池性能，本文對鋰電池、鎳氫電池、鉛酸電池、燃料電池性能特點進行分析，并對這些電池的未來發展情況進行推測。鉛酸電池將占據低端市場，鎳氫電池將成為動力電池發展的過渡產品，鋰離子電池將向動力鋰離子電池方向發展，燃料電池需要13年左右時間得到完善。

關鍵詞：電動車；動力電池；鋰電池；燃料電池

為了改善城市空氣質量，部分城市推出了電動車輛環保行動，給電動車產業帶來了機遇。當前電動車供電部分采用的電池有鋰電池、鎳氫電池、鉛酸電池、燃料電池。[1]這些電池自身均有優點和缺點，為了進一步提高電動車電池質量，需要充分分析各類電池的性能特點，提出未來發展方向。

一、電動車輛動力電池的性能特點分析

（一）鋰電池

鋰電池工作電壓較高，體積小，攜帶便捷，使用壽命較長，比能量較大，自放電率較小，在使用過程中不會對環境造成污染，并且無記憶效應。[2]因此，成為了我國當前新能源電動車輛研發的主要材料。鋰電池的核心部分為正極材料，經過多年發展，形成了多種鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池、鎳鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池等。這些電池運行功能較高，具有較高的安全性，對溫度控制要求較高，如何更好的控制鋰電池使用環境溫度，保證電池的正常運行成為了重點研究內容。

（二）鎳氫電池

鎳氫電池由金屬鎳和氫離子構成，存儲電量較高，體積小，攜帶輕便，使用壽命較長，在使用過程中不會對環境造成污染，但是開發成本較高，與鋰電池相比，性能更低一些，自放電率較大。鎳氫電池憑借綠色環保，支持快速充放電，能量密度較高等優勢，得到了廣泛應用。[3]為了進一步提高鎳氫電池性能，我國加大了負極儲氫材料的研究力度。由于鎳氫電池開發材料是金屬儲氫材料，大部分元素都可以與其反應生成氫化合物，因此，合理控制溫度和金屬條件，重點研究儲氫合金材料便可以提高鎳氫電池性能。

（三）鉛酸電池

鉛酸電池研發比較早，經過多年改進，產品開發技術逐漸成熟。雖然成本售價較低，但是自放電率較高、比能量較低、循環壽命較低。因此，利用鉛酸電池開發的電動車產品性能較差，售價較低。目前，難以解決的一個重要問題是一次沖放電形成短，針對這一問題，采用低阻抗技術，以此控制電池的充放電，使得電池使用壽命得以延長。[4]經過改造后的VRLA鉛酸電池，無酸霧逸出，自放電有明顯改善，比能量較大，支持定期自動補水，浮充壽命較長。由于鉛酸電池性價比逐漸提高，已向微型電動轎車、電動環衛車等鄰域擴展。

（四）燃料電池

燃料電池由氧氣和氫氣兩部分構成，在空氣中發生化學反應后生成電能。這種電池與其他電池差異較大，該電池的正極和負極均不含有活動物質，通過添加催化劑發生化學反應轉換成電能，利用排熱系統、電池性能控制系統、催化劑供給系統、安全系統等，構成電池反應環境。由于燃料電池具有燃料多樣化、排放量低、供電效率較高、性能穩定等特點，因此，得到了廣泛應用。目前，已經開發出的燃料電池對溫度要求較低，在低溫環境下便可以反應生成電能，適合在惡劣環境中應用。由于氫資源和鉑資源較少，并且存儲難度較大，導致燃料電池開發成本較高，為了提高燃料電池性能，必須研發替代鉑的催化劑，解決資源空缺問題，以此促進燃料電池車輛發展。

二、電動車輛動力電池未來發展

依據當前國內市場價格，經過計算可以得到不同電池價格比：鋰電池：鎳氫電池：鉛酸電池：燃料電池：20.4：19.2：6：80。通過觀察價格比可知看出不同電池與市場供應的距離。在電池技術不斷發展的時代背景下，以上比例發生了一定變化。在未來的發展中，鋰電池結構逐漸改進后，性價比滿足市場需求后，很有可能占據電動車輛市場，成為上班族首選交通工具，當前因價格較高的原因，未得到廣泛應用。鎳氫電池開發成本較高，性能更低一些，對運行環境要求較高，綜合多種因素，在未來發展中容易被清潔能源取代，例如，鋰電池、燃料電池等。鉛酸電池供電成本較高，屬于低端動力電池，在未來發展中很有可能被替代。燃料電池環保清潔，是理想中的清潔能源，如果可以提高性價比，那么燃料電池將成為首選電池資源。但是從當前的性價比來看，燃料電池任重道遠，需要更換基礎材料才可能突破當前性能占據市場。

三、總結

鉛酸電池屬于低端動力電池，在未來發展中，該電池將主要占據低端市場。鎳氫電池開發受綜合因素影響，容易被其它類型電池取代，該電池屬于動力電池發展的過渡產品。鋰電池當前的制造工具尚未成熟，在實際應用中容易出現異常，對電動車行駛里程造成影響，需要在今后研究中繼續完善，打造動力鋰離子電池。燃料電池需要更換材料重新研發，開發時間較長，研發時間約13年。

參考文獻：

[1]王九飆，周文斌，劉質斌，等.電動汽車廢舊動力蓄電池的回收利用技術及發展[J].環境與發展，2017，29（7）：62.63.

[2]王曦.淺析動力鋰電池組的充電管理電路設計問題[J].電子世界，2016（13）：83.

[3]賀伊琳，蘇楠，鹿靜，等.陜西省電動汽車動力電池產業發展技術路線研究[J].汽車實用技術，2016（2）：157.159.

[4]葉楚天.動力電池及充電基礎設施技術發展對電動汽車能量補給方式的影響研究[J].南方能源建設，2017，4（2）：69.72.