淺析新能源汽車動力電池應用現狀與發展趨勢

龍曦　朱禹

摘 要：新能源汽車的三大核心技術包括電池、電控、電機，其中電池相關技術是人們最為關注、研究投入最大的問題。從上世紀研發出鉛酸電池開始，到如今鋰離子電池廣泛應用于各方各面，在超過一個多世紀的時間里，科研工作者一直在不斷地探索試圖改進電池的性能。在對傳統電池進行改良的同時，科研人員不斷嘗試新的技術和材料，創造出新型的電池。種種跡象表明，電池技術大改革的時代即將到來，各種新型的、性能優良的電池會漸漸出現在人們的生產生活之中。

關鍵詞：電池技術；新能源汽車；動力電池

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.002

國家發改委對新能源汽車做出的定義為：“新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動；h-面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。”由此可知，“新能源汽車”使用的能源包括太陽能、核能、風能、電能等，即除去常規燃油之外的全部新型汽車能源。在全部新型汽車能源中，電能是目前最為合適的汽車能源，以電力作為動力驅動的汽車成為了新能源汽車研發的主流方向。其中，電力新能源汽車的充電問題成為全球關注的研究重點課題，即動力電池技術。

1 動力電池的應用現狀

目前，在新能源汽車上實驗的動力電池有以下幾種：

1.1 鉛酸電池

鉛酸電池是一個多世紀前誕生的電池技術，人們普遍認為其技術落后、性能低下，污染環境，在電池技術快速發展的當下，是應當全面淘汰的電池技術。而實際情況卻是，在電動車及小型電動汽車領域，鉛酸電池的市場占有率達到了驚人的90%，雖然不被看好卻被普遍使用。其實，近年來鉛酸電池的性能已經得到了提升，能量由20Wh/kg以下提升到了目前的40Wh/kg左右，循環次數由原來的350次左右，提高到了最高4000多次。另外，鉛酸電池還有一大優勢，就是可以回收循環利用，在美國，目前的鉛酸電池回收率高達98.5%，我國的鉛酸電池回收率也達到了90%。總的來說，鉛酸電池雖然是上個世紀產生的技術，但隨著科技的發展，鉛酸電池不斷得到改良，所以才能夠在市場上如此活躍。

1.2 鎳氫、鎳鎘電池

鎳鎘電池作為動力電池的一種，具有良好的大功率放電性能，大多應用于電動工具領域。鎳氫電池與鎳鎘電池相比較，體積比、能量比更高，記憶效應較小。在新能源汽車的研發應用中，鋰離子電池的性能明顯優于鎳鎘電池，發展前景也更為廣闊，所以大部分廠家都不再使用鎳氫、鎳鎘電池作為汽車能源。就目前的發展趨勢來看，鎳氫、鎳鎘電池在新能源汽車領域已經失去了市場。

1.3 鋰離子電池

目前市面上使用最多的新能源汽車電池就是鋰離子電池。現在，其比能量達到了150Wh/kg，比功率達到了1 600W/kg，并且，隨著科研的進行，其各項性能指標參數還會不斷地提高。鋰離子電池的電解液可以分為兩種，聚合物電解質及液體電解質。目前，聚合物電解質的鋰離子電池是研發和市場應用的主流。聚合物成分可以是三元鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等，不同聚合物成分的各類電池在性能、安全性、壽命、生產成本方面各有優勢，總體性能不相上下。市面上的電動汽車，廠家根據需求不同選擇不同的聚合物電池，例如，比亞迪E6主打安全穩定、壽命長，所以選用了磷酸鐵鋰電池；日產聆風為了在各項性能均衡的前提下降低生產成本，所以選用了錳酸鋰電池。

1.4 燃料電池

燃料電池與傳統定義的電池稍有不同，其本身不是通過不斷的充電放電進行工作，而是利用儲存的燃料進行發電。其使用的燃料有甲烷、甲醇、乙醇、氫氣等，其中氫氣作為燃料的燃料電池被看作零污染的理想型電池。目前，歐美、日本等國家都對燃料電池的研發給予了大力度的長期支持，并且現階段已經取得了一定的成果。我國雖然對于燃料電池的研發給與了大力度的支持，但是電池技術上一直處于落后狀態。這主要是由于技術難度過大，研發成本過高，配套設施的實現可能幾乎沒有，科研人員對于燃料電池的研發熱情也不高。因此，我國燃料電池技術成熟、市場大規模應用的道路還很漫長。

2 理想動力電池的特征及展望

目前，鋰離子電池雖然占據了大部分的市場，性能不斷提高，壽命也越來越長，但作為新資源汽車的電池，能夠提升的方面還有很多。筆者認為，新能源汽車的動力電池應當具有的特征有：充電迅速、配套設施完善；電池體積小、輕便、一次蓄能量大、續航里程足夠遠；電池性能穩定、安全性高、維修方便、壽命能夠長于汽車其他組件壽命；原料充足、造價便宜、環境友好。

以上理想動力電池的特征并不是不切實際的，根據目前動力電池的發展趨勢，研發出具備上述全部特征的動力電池只是時間問題。隨著科學的進步，新材料、新技術、新工藝會不斷產生，理想的動力電池也會隨之產生。近兩年來報道的新型電池已經能夠給人們帶來新的希望，例如：2014年11月，路透社報道，以色列的一家動力電池公司稱研發的新型納米電池可以在短短幾分鐘內給一輛電動汽車充滿電。

3 結語

人們經常可以看到新型電池的報道，但實際投入市場的新型電池卻寥寥無幾。其實，這些電池都還處于研發狀態，在量產的道路上還有很多問題亟待解決，像是電池性能不穩，安全性不高，工藝不成熟或是原料稀缺造成造價過高，配套設施建設有困難等等，但是，在技術工藝發展迅猛的當下，我們有理由相信，通過科研工作者的孜孜以求，新型的動力電池會很快推向新能源汽車的市場。

參考文獻：

[1]楊帆，孔方方.國內外新能源汽車動力電池發展及供求現狀[J]. 上海汽車，2014（09）.

[2]史利民.我國新能源汽車產業現狀及發展趨勢[J].電器工業， 2011（07）.

[3]鄭香偉.新能源汽車動力電池應用現狀及發展趨勢[J].內蒙古科技與經濟，2016（23）.endprint