新能源汽車動力電池研究現狀

張惠澤

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011）

0 引 言

當前，交通運輸業發展迅速，汽車數量持續增加，在使人們生活變得更加方便的同時，對生態環境造成一定的負面影響。為使汽車工業得到更進一步的發展，需要加強對新能源汽車的重視程度，加速交通能源的轉型。由于電動汽車主要由動力電池提供動力，因此需要增強對電池關鍵技術的研究，分析動力電池的實際運用情況，為新能源電池技術的發展奠定基礎。

1 國內外新能源汽車發展現狀與及發展趨勢

1.1 國內外新能源汽車技術發展現狀

現階段環境污染問題與石油緊缺問題極其嚴重，各國均重視新能源的使用。我國新能源技術與世界先進的新能源技術之間的差異并不大，有著光明的發展前景，且政府支持力度較大。當前，已出現純電動、混合動力以及染料電池這幾種樣式，且動力電池和電機技術得到了顯著的發展，促使新能源技術得到更廣泛應用[1]。

國內外大部分的學校、科研場所以及相關汽車生產商都已加大電動汽車關鍵技術的研究力度，然而由于車載動力電池和驅動電機方面存在較多的問題，電動汽車還沒有實現完全產業化，解決這些問題已刻不容緩[2]。

1.2 新能源知識產權和戰略聯盟的發展現狀

新能源汽車是一種新興的產品，缺少對其相關政策與知識產權的深入研究，且現有研究主要面向技術開發和區域使用的，對綠色增長戰略問題的研究力度不足，綠色知識產權文獻較少。發達的國家和國際組織更加重視對能源技術知識產權的研究，且研究范圍在持續擴大。當前，研發戰略聯盟能夠有效解決技術方面存在的問題，效果顯著，已變成主要的研發思路。借助此聯盟能夠有效降低風險，增加資金儲備，顯著提升新能源汽車技術的創新能力[3]。

2 促進新能源汽車電池工業發展的措施

研究人員需要采取措施實行鋰電子電池成本的降低、電池性能的增強以及整體安全性的提升，使鋰電子得到更廣泛應用，進而使新能源電池工業得到進一步發展。

2.1 降低鋰電子電池成本

降低動力鋰電子電池成本，需要相關人員充分掌握電池組成，增強對組成部分材料的控制，從而顯著降低整體成本。分析動力鋰電子電池組成可知，在電池內部膈膜占據較大空間，接著是正極的材料和電解液。降低成本需要從上述方面入手。

當前，動力電池所用的隔膜大多來源于日本。我國生產的膈膜也開始出現在國際市場。比較兩者可發現，我國生產的隔膜價格低，但性能落后于日本的產品。因此，為降低動力電池隔膜的成本，需要進一步完善膈膜生產技術，最終減少進口量，有效降低整體成本[4]。

2.2 提升鋰電子電池整體性能

應用新型正極材料和負極材料可有效提升電池使用壽命。現今使用較多的是欽酸銼負極材料，該材料使用窗口廣泛，且能夠循環使用。在生產過程中，如在動力鋰電子電池中應用納米材料，電池功率密度的提升則更為顯著。此外，應用薄極片也可以取得比較明顯的效果。因此，為提升電池的能量密度，可以適當增加極片的厚度，使新能源電池工業得到更加顯著的發展[5]。

2.3 保障鋰電子電池安全性

提升鋰電子電池安全性可以促進新能源電池的發展。鋰電子電池儲存的電池總能量和其安全性有著密切的聯系，體現在隨著電池容量的持續增加，電池體積也會持續變大，從而降低電池的散熱性能，電池安全性降低。因此，為保證電池安全性，需要充分考慮電池的電極材料、電池電解液、電池制造工藝等影響因素，最終研究出容量更大，安全性能更高的鋰電子電池。

3 電池SOC的研究情況

電池SOC估算的內容包括：第一，以電池內部電化學反應為基礎來研究電池的SOC；第二，以外特性參數為依據計算電池的SOC。現階段，電池電化學反應較復雜，但電池的外特性參數比較容易得到，因此對電池SOC估算形式的分析主要指利用外特性參數估算電池SOC。

借助外特性參數估算電池SOC具有安時法、開壓電路形式、內阻方法、負載電壓法、神經網絡法以及卡爾曼濾波法等形式。其中，安時法相對簡單，不過由于累積誤差的存在，需要把恒流工況或別的估算形式聯系在一起使用；采用開壓電路形式也相對簡單，不過要確保電池的穩定性，適合在簡單的工況中使用；內阻方法在預測極值時精確性較高，不過由于內阻與SOC不夠穩定，比較容易受到影響，幾乎不會使用；負載電壓法可在實驗室中使用，用以測量電壓，且對神經網絡估算較為準確，不過需要使用較多數據，在變電流工況應用廣泛；卡爾曼濾波估算法則不需要有較高的SOC，但要借助模型來機械使用，主要用于電流變化比較快的工況。

4 電池均衡研究情況

當前，國內外高度重視對電池均衡的研究，包括以電池內部化學反應為基礎進行均衡和以電池外部連接為基礎進行均衡兩種形式。由于電池化學反應比較復雜，但外部電路連接較為簡單，因而當前對外部電流連接的研究較多。其中，電流外部鏈接的形式均衡可分成能量耗散型與能量轉移型兩種[6]。

能耗型均衡是指借助電阻消耗電池組中不均衡的電流，從而使電流均衡。在電池充電時可選用此種形式，要求在掌握單體電池均衡時及時閉合開關，或按照要求閉合開關，節約能源。由于電阻分流放熱，在具體實施時需要及時散熱。

能量轉移型均衡則是以非能耗元件充當中轉元器件，使電流得到正確傳遞。其中，在轉移電量過程中，需要重視均衡電池和被均衡電池之間的電壓差，若此值較大，電量就比較容易轉移。然而，均衡電池和被均衡電池之間的電壓差值通常較小，電量很難借助電容在均衡電池中完成轉移。而電感均衡電量轉移更重視電感存在的電流，即使均衡電池和被均衡電池之間存在較低的電壓差值，也不會影響對于電量轉移，電量轉移能力較強，且比較容易控制相關電路。變壓器均衡就是借助繞組電壓的增大，加大均衡電池和被均衡電池之間存在的電壓差，進而完成電量轉移，然而由于變壓器存在漏磁現象，具體實施時很難順利達成目的。

5 結 論

當前，我國電動汽車發展存在較多的不足之處，相關部門應持續分析和研究電池均衡的形式，使電池技術日趨完善，促進新能源汽車動力電池進一步發展。