探討電動汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張鈺+趙傳海

摘要：電動汽車電池不僅是電動汽車發(fā)展的核心力量，同時也是電力工業(yè)與汽車行業(yè)合作的紐帶。文章主要通過介紹三種類型的電動汽車電池的應(yīng)用現(xiàn)狀，這三種電池分別是鉛酸電池、鋰離子電池以及鎳氫電池，然后對這些電池在電動汽車中應(yīng)用的前景以及未來的發(fā)展趨勢進行分析。

關(guān)鍵詞：電動汽車；電池；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

0 引言

隨著能源使用量的增加，石油能源作為不可再生能源在我國的儲存量不斷減少，面臨著嚴(yán)峻的能源枯竭現(xiàn)象，為了進一步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，需要研發(fā)新型能源來取代傳統(tǒng)能源的使用。電動汽車的發(fā)展就是人們?yōu)閷崿F(xiàn)能源節(jié)約而研制的一種交通工具，電動汽車的使用不僅能夠減少石油的使用量，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)保護環(huán)境的目的。因此，電動汽車技術(shù)在研究中獲得了極大的發(fā)展，并且得到人們的普遍關(guān)注，尤其是電動汽車電池的研究對社會發(fā)展至關(guān)重要。

1 電動汽車電池的現(xiàn)狀

1.1 電動汽車電池使用的優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動汽車有著較大的發(fā)展優(yōu)勢，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面，首先，電動汽車的使用符合環(huán)境保護的基本理念和要求。由于電動汽車使用的是蓄電池，避免了汽車運行中尾氣的排放，不僅安全而且使用便捷性較高，不會對環(huán)境產(chǎn)生任何污染。傳統(tǒng)的汽車在使用過程中會排放大量的汽車尾氣，對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。由此可見，電動汽車的發(fā)展與現(xiàn)在的低碳生活理念是密切相關(guān)的。其次，電動汽車的使用實現(xiàn)了能源的節(jié)約，電動汽車在使用之后能夠回收利用，不僅不會造成資源的浪費，同時還能夠提高能源的使用效率，對新能源技術(shù)的開發(fā)有很大的幫助。與燃油汽車相比較，電動汽車駕駛更加方便，省時省力，具有較高的使用壽命。這些都是電動汽車與傳統(tǒng)汽車相對比的優(yōu)勢所在，也是實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要表現(xiàn)。

1.2 常見電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.2.1 鉛酸電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鉛酸蓄電池是以氧化鉛為正極板、海綿鉛為負(fù)極板的一種電池，該電池主要是利用硫酸水溶液作為電解液。兩個極板上的活性物質(zhì)和電解液發(fā)生反應(yīng)的情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)電池的充電。這種電池在電動汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用最為廣泛。鉛酸蓄電池的應(yīng)用具有成熟的技術(shù)，可以被大批量的生產(chǎn)，但是在我國的應(yīng)用僅僅限制在旅游觀光車以及短距離行使的電動車當(dāng)中。電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用的新一代鉛酸蓄電池不需要進行維護，并且可以實現(xiàn)循環(huán)式使用。但是這種電池依舊有其自身的缺陷，電池的比能量和比功率都比較低，造成這種缺陷的主要原因在于金屬鉛的密度相對較大，會導(dǎo)致電池的壽命逐漸縮短。作為未來電動汽車使用電池的研究重點，首先應(yīng)該解決鉛酸電池比能量低的問題。

1.2.2 鋰離子電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鋰離子電池的構(gòu)成主要包括部分的內(nèi)容，分別是石墨陽極，鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極以及電解溶液。以碳為陽極的鋰離子電池是一種最為常見的電池，這種電池不僅體型輕巧結(jié)實，并且具有較大的比能量。下表為鋰離子電池性電動汽車中的應(yīng)用情況。

與其他的電池相比較，鋰離子電池具有較高的工作電壓以及比能量。此外，鋰離子電池的體積較小，質(zhì)量比較輕，電池的循環(huán)壽命長，無記憶效應(yīng)并且污染也比較小。由于該電池具有較多的電級組合，因此這種電池的單個性能指標(biāo)的數(shù)值范圍跨度較大。目前電動汽車中應(yīng)用的鋰離子電池都是磷酸鐵鋰電池，這種原料的電池具有較強的熱穩(wěn)定性，能夠保障電池使用的安全，并且電池的價格也比較便宜。但是在所有的鋰離子電池當(dāng)中，磷酸鋰的比能量相對較低，并且其比功率以及運行電壓也不及一般的鋰離子電池，在大型純電動車的應(yīng)用方面不具有優(yōu)勢。

1.2.3 鎳氫電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鎳氫電池是一種堿性電池，在電動車領(lǐng)域中的應(yīng)用最具有競爭力。與鎳鎘電池相比較，鎳氫電池在使用過程中對環(huán)境的污染小，比能量也比較高。鎳氫電池的陽極是氫氧化鎳，陰極主要由多種合金成分組成，鎳氫電池在電動車領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀見表二：

與前面的鉛酸電池相比較，鎳氫電池在能量以及體積等方面有所提升，同時鎳氫電池的比功率也比較高。但是鎳氫電池在電動車領(lǐng)域中的應(yīng)用受到一定的限制，主要在于這種電池在受到低溫影響的情況下它的容量就會逐漸減少，在受到高溫影響的情況下電池的耐受性就會減弱，不僅如此，鎳氫電池的價格也是影響其應(yīng)用廣泛性的主要因素，鎳氫電池使用的原材料基本上都是金屬鎳，這種金屬材料的價格比較昂貴，因此，使用鎳氫電池的成本比較高。與鉛酸電池相對較，鎳氫電池能夠儲存更多的能量，但是過度放電會對電池造成永久性的傷害，在使用過程中必須將其荷電狀態(tài)限制在一定的范圍內(nèi)，這樣也會使得大部分的電池儲量得不到有效的應(yīng)用。

2 電動汽車電池的發(fā)展趨勢

2.1 常見電池的發(fā)展趨勢分析

鉛酸電池、鎳氫電池以及鋰離子電池是三種常見的電動車電池，隨著電動車電池的研究和發(fā)展，這些電池將會突破原有的發(fā)展限制，向著更加實用的方向發(fā)展。

鉛酸電池作為一種動力能源在短途公共汽車以及觀光車上被廣泛的使用，但是這種電池的比能量以及循環(huán)次數(shù)會受到限制。未來發(fā)展過程中，鉛酸電池將會向著超級電容量的方向發(fā)展，成為一種具有雙電層電容器的高比功率電池，電池使用的壽命也會逐漸增強，在市場上的競爭力將會增大。

鎳氫電池的比能量以及比功率雖然都比較大，但是這種電池對金屬鎳和金屬鈷的使用量較大，制造成本較高，這種電池目前被大量的應(yīng)用于混合動力車當(dāng)中。隨著鋰離子電池的生產(chǎn)和使用，這種電池在電動汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用數(shù)量將會逐漸減少并且推出電動汽車行業(yè)的適用范圍。

鋰離子電池是目前市場上電池使用性能最好的能源，同等質(zhì)量的鋰離子電池所含的能量基本上能夠占據(jù)鉛酸電池能量的5倍左右，同時也是鎳氫電池能量的3倍。但是鋰離子電池的價格以及電池的功率是影響其利用率的主要因素。為了使用中可以利用太陽能從海水中提取大量的鋰材料，鋰離子具有循環(huán)使用的效果，能夠在使用過程中有效的解決原材料的需求問題。

2.2 新電池技術(shù)的發(fā)展

隨著電動車電池的研究和發(fā)展，未來電動車電池使用中將會出現(xiàn)鋰聚合物電池，這種電池一定程度上提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性和使用效率，此外，還會出現(xiàn)高能量、低成本并且具有較強環(huán)保性的鋰硫電池，并且會出現(xiàn)一種工作溫差范圍較大的固態(tài)鋰空氣電池。這些新型電池技術(shù)的出現(xiàn)雖然能夠解決現(xiàn)有電池使用中的一些問題，但是要想解決內(nèi)燃機以及化學(xué)電池之間的眾多問題，需要將這種新型的電池與其他的輔助性方法現(xiàn)結(jié)合使用。

3 結(jié)束語：

汽車作為世界上主要的交通工具，在交通運輸行業(yè)當(dāng)中有著非常重要的意義。但是隨著汽車數(shù)量的增加，燃油量也逐漸增長，對能源造成嚴(yán)重的消耗，同時也對當(dāng)前的環(huán)境造成了很大的污染，節(jié)能減排成為眾多人的呼聲。電動汽車的發(fā)明和使用對于我國實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)有很大的幫助。為了維持電動汽車的長期發(fā)展，需要研究實用性較強的電池，從而為電動汽車的運行提供能量支撐。

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