新能源汽車動力電池及其應用分析

摘 要：隨著經濟的快速發展，環境污染問題日漸凸顯，燃油車尾氣排放也是造成環境污染的重要原因之一。大量使用新能源汽車，減少排放是解決排放污染的重要途徑。動力電池是新能源型汽車的技術核心之一，對新能源汽車的發展，起到了很好的推動作用。人工智能、大數據以及新能源汽車一躍成為當前發展的主要方向和趨勢。因此，本文首先提出需要探究的主要內容和背景，之后結合不同的新能源汽車動力電池，針對性的探究合理的應用路徑。

關鍵詞：新能源汽車 動力電池 應用

Abstract：With the rapid economic development， the problem of environmental pollution has become increasingly prominent， and the exhaust emissions of fuel vehicles are also one of the important reasons for environmental pollution. Extensive use of new energy vehicles and reducing emissions are an important way to solve emissions pollution. Power battery is one of the technical cores of new energy vehicles， and it has played a very good role in promoting the development of new energy vehicles. Artificial intelligence， big data and new energy vehicles have become the main directions and trends of current development. Therefore， this article first proposes the main content and background that need to be explored， and then combines different new energy vehicle power batteries to explore reasonable application paths pertinently.

Key words：new energy vehicle， power battery， application

1 問題的提出

新能源汽車中，常規、非常規型車用燃料就成為了新型的車載動力裝置的主要能源。動力電池涉及到燃料、鉛酸、鋰離子等類型，不一樣的動力電池中，所產生的作用和效果也是不一樣的[1]。新能源汽車早期的時候，是日本借助混合動力的方式進一步開拓市場，美國又在此基礎上提高了純電動汽車應用。我國2008年開始，也開始在潛移默化的過程中，滲透到對應的新能源汽車領域，不僅活躍了市場，并且激發了市場的潛力。例如：我國一些大型汽車生產商開始逐漸重視新型動力系統汽車的研發，以比亞迪為首的汽車制造企業，推行了將“秦”、“唐”為代表的油電混合的新能源汽車，創建符合自身發展需求的品牌[2]。從本質上看，動力電池屬于基礎部分，只有保持此部分的性能，那么才可以有效的促進新能源汽車的可持續發展和延伸。但是，在實踐過程中，存在單位體積能量密度低，續航里程偏短，產品的質量相對偏低的問題，對動力電池的應用產生了較大的影響，并且也制約新能源汽車的進一步發展和延伸。鑒于此，新能源汽車動力電池的應用如何？就成為當前發展形勢下，眾多學者需要分析和解決的重點與難點。

2 新能源汽車動力電池及其應用

2.1 動力電池性能

從當前的發展路徑來看，新能源電動力汽車已經成為當前發展的主要路徑，并且為以后的可持續發展提供了前進的動力。從新能源電動汽車的電池技術上看，電池模塊以2個串聯×2個并聯的方式連接4個電池單元，在電池組模塊達到48個，電壓也達到3.8V的情況下[3]，電池組電容量就可以達到23kWh的水平，實際的功率就可以達到91KW的水準。在先進技術的影響下，大家可以看到，組電池單元不僅安全性和行駛性較強，并且體現了很大的優越性，為以后的發展保持了可持續的動力，在成本、能力、性能等角度，縮小差距，向著更好的層次實施、發展和延伸[4]。

2.2 動力電池熱管理

從傳統的視角看，燃油汽車具有自身的優勢，但是最大的缺陷就是排放污染嚴重。從動力電池在新能源汽車上的運用來看，動力電池不能單一考慮續航里程，還要加強動力電池的安全管理，過高或過低的溫度都將直接影響動力電池的使用壽命和性能，并有可能導致電池系統的安全問題，而熱管理是動力電池安全運行的重要保障。動力電池在運行的過程中會產生較大的熱量，及時散發熱量，讓動力電池的溫度保持在合適的范圍，才能消除新能源汽車在運行過程中的安全隱患。因此，建立有效的電池熱管理體系，對于電動車輛動力電池系統而言是必需的。可靠、高效的熱管理系統對于電動車輛的可靠安全應用意義重大。

3 新能源汽車動力電池及其應用路徑

3.1 燃料電池的應用

從當前的形勢上看，燃料類型電池可以對電能實施良好的貯存，屬于小型的發電設備，主要成分是氫和甲烷。燃料電池類型很多，但是不管是哪一個類型，最后都會出現反應并且轉變成水，可以有效實現零污染的目的。現如今，在比較發達的國家中，已經開始應用，但是還處于初級的階段[6]。由于我國對于此方面的研究程度偏低，配套設施與基礎設備還處于比較落后的狀態。國家在此方面已經出臺了對應的政策文件，為新能源汽車的發展提供了基礎條件。燃料電池自身具備效率高、清潔、可再生等優勢，同時還具有動力強勁、工作時間長等優點。如果不去考慮熱循環損失，那么動能的轉化率是內燃機處理的三倍左右。燃料電池具有零排放、零污染的特性，被業界認為是未來清潔環保的理想技術，是終極新能源動力解決方案。

3.2 太陽能電池的應用

從目前能源的使用上看，最潔凈的可再生的能源就是太陽能，太陽能電池還存在零污染的優勢，但是，在不一樣的地區或者是在不一樣的季節中，影響太陽能電池正常使用的不確定因素較多。太陽能電池轉化率和能量密度還在發展中，還不能滿足實際使用需要。從當前的現狀看，存在續航里程不足，承重力偏低，功率偏小的缺點。此時，就需要相關的人員，結合現狀，針對性的從驅動器和輔助能源兩個方向實施研究與發展，為以后的創新提供基礎[7]。

3.3 化學蓄電池的應用

第一，鉛酸電池。從對蓄電池的應用來看，鉛酸電池已經使用了很長的一段歷史時期，在內燃機汽車當中就已經獲得了很好的應用，當前在電動汽車蓄電池的發展中也已經處于比較成熟的局面。鉛酸電池存在體積較大，壽命較短的缺點，很多時候需要頻繁的更換電池才可以滿足大眾的使用需求。不僅如此，對環境的污染性較高，和其他的動力電池對比，已經處于比較弱勢的地位了。此時，就需要結合現實的需要，分析對應的價值，相對而言鉛酸電池的穩定性較高，材料易得，價格不高，可以回收。例如：在電動叉車、旅游觀光車等車型就達到了較高的應用，并且屬于輕混合動力汽車的發展方向。

第二，鎳金屬電池。在電動汽車上使用的鎳金屬電池主要有鎘鎳電池和氫鎳電池兩種。鎘鎳電池由于其含有重金屬鎘，在使用中不注意回收的話，就會形成環境污染，許多發達國家都已限制發展和使用鎘鎳電池。而氫鎳電池則是一種綠色鎳金屬電池，它的正負極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料，不存在重金屬污染問題，且其在工作過程中不會出現電解液增減現象，電池可以實現密封設計。氫鎳電池就其工作原理和特點是適合電動汽車使用的，它已被列為電動汽車用首選動力電池，但其還存在價格太高，均勻性較差（特別是在高速率、深放電下電池之間的容量和電壓差較大），自放電率較高，性能水平和現實要求還有差距等問題，這些問題都影響著氫鎳電池在電動汽車上的廣泛使用。

第三，鋰離子電池。

鋰離子蓄電池是上世紀90年代發展起來的高容量可充電電池，能夠比氫鎳電池存儲更多的能量，能量密度大，循環壽命長，自放電率小，無記憶效應和環境污染，是當今各國能量存儲技術研究的熱點，主要集中在大容量、長壽命和安全性三個方面的研究。其蓄電能力基本上可以達到鎳氫電池的兩倍以上，并且還在繼續的開發科研過程中。鋰離子電池不會出現污染問題，可以達到環保的要求，并且具備較高的開發價值。鋰電池材料，其能夠做到循環利用，最大限度的降低制造成本。在目前的應用上，基本上都是在插電式混合動力電車和小型動力電車中使用。

通過以上分析可以看到，目前我國屬于新能源汽車動力電池生產和消費的大國，并且需要在大力創新的基礎上，優化升級技術。在未來的發展中，首先著力打造多方合作的良好業態，形成一定的生產與研發合力，發揮與彰顯多方合作。其次，在制造技術上要創新發展，需要在大數據技術與人工智能技術基礎上，全面收集與整合各種動力電池研究數據[8]。最后，規模化發展上，需要重視技術的創新改革力度，對生產體系進行改革創新，制定各類資源的回收再利用戰略計劃。

4 總結

隨著社會的進步，新能源動力電池仍處于不斷發展階段，動力電池發展的核心理念就是安全性能、能量密度與環境保護。只有加強動力電池技術的創新，才可以在規模化基礎上降低成本，向著智能方向實施延伸，建立起合作化發展的路徑。在提高動力電池質量同時，提升我國新能源汽車的動力電池開發的核心競爭力。

參考文獻：

[1]余冬梅.雙組份膠粘劑在金屬防腐型新能源汽車動力電池中的應用[J].中國金屬通報，2019，1001（02）：183+185.

[2]王麗梅，呂曉欣."雨課堂"與"翻轉課堂"在新能源汽車動力電池及管理系統中的應用[J].科教導刊-電子版（中旬），2019，000（010）：105-106.

[3]賈濤.仿真分析在新能源汽車動力電池開發中的應用[J]. 內燃機與配件， 2019，296（20）：230-232.

[4]王記磊，楊坤，劉慶新，等.新能源汽車用鋰離子動力電池單體選型方法[J].機械設計與制造， 2020，000（004）：278-281.

[5]董慶銀，譚全銀，郝碩碩，等.北京市新能源汽車動力電池回收模式及經濟性分析[J].科技管理研究， 2020，No.462（20）：226-232.

[6]黃馬仕.解析新能源汽車動力電池的維護與保養策略[J]. 發明與創新·教育信息化， 2020， 000（004）：149，160.

[7]鄭振.新能源汽車動力電池壓差故障及維修技術分析[J].南方農機， 2020，No.362（22）：144-145.

作者簡介

周斌：（1972.08—），男，漢族，重慶銅梁人，高級實習指導教師。研究方向：工業自動化控制、電氣自動化、新能源汽車、電氣設備維修技術。