虞榮廣

68062部隊 青海省西寧市 810018

1 電動汽車電池的發(fā)展

現(xiàn)階段汽車大多以燃油為主體，將電池作為動力源最早出現(xiàn)在阿拉伯的1837年，雖然其起步較早，但是在發(fā)展進程中由于受到相應(yīng)因素的直接限制及影響，電動汽車的電池技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出了停滯性特點，這就使得動力基礎(chǔ)來自內(nèi)燃機的汽車市場占有率不斷上升，并在市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。在電動汽車電池發(fā)展階段，最初應(yīng)用的是鉛酸電池技術(shù)，后續(xù)經(jīng)過改良，鎳氫電池逐漸將其取代，雖然在充電后其行駛里程有所增加，但是其競爭優(yōu)勢也并不顯著。在這一時期，日本的本田公司將內(nèi)燃動力與電動力相結(jié)合，這就在一定程度上更新了汽車燃動結(jié)構(gòu)，實際上其本質(zhì)具有較強的混合特性，汽車本身的動力源也有所增加，在需求不同的情況下，汽車可以選擇使用不同的動力源。

在后續(xù)進入2006年時，汽車技術(shù)水平顯著提升，這就使得鋰離子電池技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，當(dāng)該技術(shù)融入后，汽車在行駛過程中的安全指數(shù)有所提高，在電動車及混合動力車領(lǐng)域中其優(yōu)勢都顯著存在，而在下一年，混合動力車具備了插電屬性，電池能量

供應(yīng)更加便利，依托電網(wǎng)能夠減少對內(nèi)燃機的消耗，在電池能量充足時，動力保障可以完全依靠電池，當(dāng)電池能量不斷弱化時，就可以進入傳統(tǒng)的內(nèi)燃模式下。在2008年，受到相應(yīng)不良因素的直接限制，油價不斷攀升，這就為汽車產(chǎn)業(yè)的能源轉(zhuǎn)型帶來了機遇及挑戰(zhàn)，電動汽車的電池產(chǎn)業(yè)也隨之邁入新征程。通過對電動汽車電池的發(fā)展歷程進行細數(shù)不難發(fā)現(xiàn)，電池類型較為多樣，類型本身也存在較大差異，這都將為電動汽車電池現(xiàn)狀產(chǎn)生較大影響。

2 電動汽車電池現(xiàn)狀闡述

新能源汽車電池可以分為兩大類，即蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純新能源汽車，可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池（鎳一氫及鎳一金屬氫化物電池、鎳一福及鎳一鋅電池）、鈉?電池（鈉一硫電池和鈉一氯化鎳電池）、二次鋰電池、空氣電池等類型。而燃料電池專用于燃料電池新能源汽車，可以分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）等類型。

在現(xiàn)階段新能源電池數(shù)量不斷增加，其類別也呈現(xiàn)出了多樣化特點，在細化范疇也存在相應(yīng)差異。在純能源汽車中，蓄電池是必須也是重要裝備，以此為依托，蓄電池就是汽車的驅(qū)動裝置。而在混合動力汽車中，傳統(tǒng)發(fā)電機與蓄電池是結(jié)合體，都能發(fā)揮帶動汽車驅(qū)動的作用，在這一框架中，蓄電池不僅是主要動力，也是輔助動力，因此不難發(fā)現(xiàn)，在汽車驅(qū)動速度低或者是啟動的過程中，蓄電池都是驅(qū)動系統(tǒng)中產(chǎn)生動能的關(guān)鍵點，而加速階段，其作用就下降到輔助形式下，在勻速或者是減速行駛階段，蓄電池就需要存續(xù)能量。

2.1 鉛酸蓄電池

從當(dāng)前形勢來看，鉛酸蓄電池在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用頻率普遍較高，能夠滿足汽車內(nèi)部電氣及電子設(shè)備的電能需求，該電池技術(shù)在發(fā)展階段能效作用較強，可以大量生產(chǎn)，并且其耗用的資金數(shù)額相對較少。雖然現(xiàn)階段電池技術(shù)類別不斷增加，但是鉛酸蓄電池的市場占有率仍舊較為高漲，在旅游觀光車及短途公交車中的表現(xiàn)也呈現(xiàn)良好趨勢。

雖然鉛酸電池的應(yīng)用優(yōu)勢較為顯著，但是其比能量低、使用壽命短等弊端性問題卻也顯著存在，一旦電池長時間處于高強度荷電狀態(tài)下，其整體能效就會相對下降，因此，針對比能量問題進行研究也就逐漸成為電動汽車電池發(fā)展領(lǐng)域中較為關(guān)鍵的問題，只有不斷優(yōu)化其荷電狀態(tài)，才能為延長使用壽命提供基礎(chǔ)保障?，F(xiàn)階段的解決方法是：對容器標(biāo)準(zhǔn)進行衡量，盡可能的以小密度及非腐蝕性為核心，這就能夠促使其比能量顯著提升，相對的碳堿化物總體比例也能夠有所提升，促使電池容量始終保持最佳狀態(tài)。在相關(guān)文獻中還提出了在鉛酸電池的活性物質(zhì)中添加適量的添加劑也能夠促使其比能量及比功率大幅度提升。

2.2 鎳氫電池

堿性電池是由鎳基和堿性溶液經(jīng)過點解而形成的，其主要分為三種電池種類，在這三種電池中最適用于電動汽車中的就似乎鎳氫電池。這是因為鎳氫電池在運用過程中所產(chǎn)生的物質(zhì)不會對環(huán)境造成污染，并且所產(chǎn)生的能量也較高。而鎳鋅電池則不能夠被持續(xù)使用，使用一段時間能量就會散盡。目前，針對這一問題已經(jīng)有了相應(yīng)的解決措施，例如：運用充電裝置進行補充能量，在電解液中加入緩蝕劑等。在電動汽車行業(yè)中所應(yīng)用的能量技術(shù)多數(shù)是鎳氫電池技術(shù)。

鎳氫電池由多種金屬成分組合而成，其中就包括錳和鎳，鎳氫電池在電動汽車中的應(yīng)用。鎳氫電池與鉛酸電池進行對比，鎳氫電池在能量方面會高出鉛酸電池很多，在功率方面相對于鉛酸電池更是高出很多倍。鎳氫電池技術(shù)的發(fā)明占據(jù)以下幾個優(yōu)勢：更高的運行電壓、比能量和比功率，較高的過度充放電耐受性和熱性能。

2.3 鋰離子電池

鋰離子電池的構(gòu)造處于較為傳統(tǒng)的構(gòu)造類型，其主要包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物以及有機溶劑溶解的溶液。其中在鋰離子電池種類中我們在生活中經(jīng)常接觸的就是以碳為陽極，而電解液通常選擇碳酸乙烯能和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液。其中二氧化錳酸鋰作為陰極。這是因為這類鋰離子電池重量較輕，并且抗壓能力強，所儲備的能量也較大。從表2中的數(shù)據(jù)分析我們能夠明確的看出鋰離子電池的優(yōu)勢，以及在性能上存在一些差異。

表1 鋰離子電池的性能指標(biāo)及其在電動汽車的應(yīng)用情況

3 電動汽車電池應(yīng)用發(fā)展趨勢

3.1 鉛酸電池

目前，鉛酸電池在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用頻率普遍較高，該電池技術(shù)在發(fā)展階段能效作用較強，可以大量生產(chǎn)，并且其耗用的資金數(shù)額相對較少。鉛酸電池雖然在購買時不需要花費大量的費用，并且其應(yīng)用范圍也較為廣泛，但是就當(dāng)今時代來講，鉛酸電池的比能量和循環(huán)次數(shù)仍然受到限制。電動汽車如果要運行在高速公路上，如果僅僅是運用鉛酸電池是不切實際的想法，這樣做會存在很多的安全隱患。但是又鉛酸電池價格上的優(yōu)勢，使其被廣泛應(yīng)用在形勢短途的電動汽車中。近年來，美國已經(jīng)發(fā)明出一種超級電容器，這種電容器能夠與鉛酸電池有效結(jié)合在一起，能夠加大鉛酸電池的比功率，使其壽命增加，在市場的競爭力也不斷加大。

3.2 鎳氫電池

鎳氫電池雖然在比能量和比功率方面具有很大的優(yōu)勢，但是其在制作方面需要投入大量側(cè)成本。由于鎳鈷產(chǎn)出量普遍較少，這就會導(dǎo)致其在應(yīng)用階段的成本相對增加?，F(xiàn)階段，鎳氫電池在混合動力車中的應(yīng)用范疇普遍較廣，在鋰離子電池生產(chǎn)量不斷增加的前提下，成本也會隨之下降，這就使得鎳氫電池逐步被替代，相對的其市場占有量也隨之下降。例如，日本豐田汽車公司現(xiàn)階段也以使用宣布最新一代Prius使用鋰離子電池為主體，鎳氫電池使用量逐步下降。鎳氫電池是電動車過度階段使用的電池，但在近期和中期仍然是非常關(guān)鍵的動力電池之一。