潘騰遠(yuǎn)

摘 要：近年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，能源匱乏的問(wèn)題體現(xiàn)愈發(fā)明顯，因此使用替代能源的新能源車(chē)便被開(kāi)發(fā)出來(lái)并廣泛投用，這是時(shí)代發(fā)展的大勢(shì)所趨。使用鋰電池的電動(dòng)汽車(chē)，便是新能源車(chē)的其中一類。但是對(duì)于鋰電池的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)前依然需要進(jìn)一步展開(kāi)分析，才能確保鋰電池的實(shí)用價(jià)值得到體現(xiàn)，推動(dòng)新能源的普及。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；鋰電池；發(fā)展現(xiàn)狀

鋰電池以往普遍用在小型電器上，但如今在新能源車(chē)當(dāng)中，也得到了廣泛的應(yīng)用。作為替代能源，以鋰電池為主要能源的電動(dòng)汽車(chē)，具有很大的性能與環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但是因電力驅(qū)動(dòng)車(chē)在我國(guó)的應(yīng)用研究并沒(méi)有十分充分的經(jīng)驗(yàn)，所以必須要對(duì)鋰電池的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行進(jìn)一步分析，推動(dòng)技術(shù)改革。

1 鋰電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

傳統(tǒng)的能源汽車(chē)，其動(dòng)力來(lái)源均是不可再生的石化燃料，首先無(wú)法保證能源的持續(xù)供給，除此之外，石化能源的燃燒過(guò)程中，也必然會(huì)產(chǎn)生有害的物質(zhì)，不僅會(huì)引發(fā)環(huán)境污染的問(wèn)題，同時(shí)更可能對(duì)社會(huì)大眾的身體健康產(chǎn)生影響。而作為新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)能源。鋰電池的普及當(dāng)前自然也得到了廣泛的重視。其質(zhì)量對(duì)于新能源汽車(chē)的整體車(chē)況、運(yùn)行的情況等有著不可忽視的重要影響。所以為了保證車(chē)輛更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行，要對(duì)新能源汽車(chē)提出更高的配置要求，需要使用配置高比能量與高比功率，且可短時(shí)間內(nèi)完成充放電過(guò)程的電池。不僅如此，要確保新能源汽車(chē)的廣泛普及，還要合理控制電池的成本，因?yàn)樾枰诖蟊姰?dāng)中普及，應(yīng)當(dāng)將價(jià)格控制在普通大眾可接受的范疇，以確保使用穩(wěn)定性與壽命符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)出電池的性能優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前對(duì)于鉛酸電池與鎳氫電池，在其制造技術(shù)上，體現(xiàn)出較為成熟的特征，但是其實(shí)際性能卻無(wú)法真正滿足新能源汽車(chē)的實(shí)際功能要求，所以鋰電池則體現(xiàn)出了無(wú)法替代的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。鑒于鋰電池的重量輕、空間占比小、方便取用，所以只用在新能源汽車(chē)上，也可以更加方便的完成搭載[1]。不僅如此，鋰電池的電壓約為普通鎳氫類電池三倍，所以實(shí)際使用時(shí)間更長(zhǎng)，并且能夠循環(huán)使用，即便報(bào)廢，也并不會(huì)引發(fā)環(huán)境污染等問(wèn)題，安全性很高，不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)放電。

2 鋰離子電池的應(yīng)用原理分析

2.1 鋰離子電池的工作原理

要真正合理的運(yùn)用鋰電池，首先必須要了解到其運(yùn)作的原理，鋰電池即鋰離子電池，其主要是指利用鋰離子嵌入化合物為正極材料的電池類型。這類電池具備可充電、輕便可輕易拆卸的特征，所以應(yīng)用優(yōu)勢(shì)很大。在實(shí)際的充放電過(guò)程中，其基本的電化學(xué)反應(yīng)如下。電池在充電過(guò)程當(dāng)中，正極的材料晶格當(dāng)中會(huì)有鋰離子不斷脫出，并且借助電解質(zhì)溶液與隔膜嵌入到到負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極則會(huì)有鋰離子不斷脫出，通過(guò)電解質(zhì)溶液和隔膜嵌入到正極材料晶格。因其充放電過(guò)程中，鋰離子的流動(dòng)往返于正負(fù)極之間，所以鋰離子電池也可稱作搖椅電池。明確其運(yùn)作原理，才能確保鋰離子電池得到更合理的應(yīng)用。

2.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

鋰離子電池的結(jié)構(gòu)，決定著其特征，以及后續(xù)的使用成果。所以必須要對(duì)其構(gòu)成事先進(jìn)行了解，才能體現(xiàn)出其實(shí)際的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池主要是由正負(fù)極材料、正負(fù)極集流體、電解液、隔板與安全閥等多個(gè)部分共同組成。其中電池的集流體是由金屬構(gòu)成的重要銜接部分，不但是正負(fù)極材料的載體，也連接外電路的核心部分，電氣特性等效于一定阻值的純電阻，符合歐姆定律要求。錳酸鋰離子電池的正極物質(zhì)是由錳酸鋰為核心原料，鎳鈷錳鋰離子電池的正極物質(zhì)是由鎳鈷錳鋰為核心原料。磷酸鐵鋰離子電池的正極物質(zhì)是由磷酸鐵鋰為主要原料。在正極的活性物質(zhì)當(dāng)中，如果加入了粘合劑與導(dǎo)電劑等等。負(fù)極的活性物質(zhì)，則主要是由機(jī)溶劑結(jié)合粘合劑與碳的混合物所構(gòu)成，在銅基上涂覆這樣的活性物質(zhì)，便能構(gòu)成負(fù)極。正負(fù)極材料都影響著電池的容量、電壓等特性，都要參與電池的電化學(xué)反應(yīng)。電解液一般是由不同性質(zhì)的若干種溶劑混合起來(lái)，在電池當(dāng)中起到傳輸正負(fù)極離子的作用，其對(duì)于電池整體的容量、循環(huán)能力、工作的溫度范疇以及安全等都有一定影響。隔板是隔離正負(fù)極的主要部分，其普遍具備滲透性，另一方面其并不會(huì)阻礙離子，能夠確保離子的順利通過(guò)。除此之外，其能夠有效避免因外部短路等問(wèn)題所導(dǎo)致的過(guò)大電流對(duì)電池產(chǎn)生的影響，防止異常發(fā)熱等現(xiàn)象的出現(xiàn)。安全閥主要負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，確保鋰離子電池的使用更加安全，在出現(xiàn)異常時(shí)能夠迅速切斷[2]。

3 車(chē)用電池的發(fā)展

作為電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿?lái)源，電池是對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)形式所需能量進(jìn)行存貯的關(guān)鍵裝置。簡(jiǎn)而言之其在電動(dòng)汽車(chē)上是有著重要影響的核心部分。特別是在純電動(dòng)的汽車(chē)上，作為其唯一的動(dòng)力來(lái)源，蓄電池的重要性更是毋庸置疑的。就汽車(chē)所使用的動(dòng)力電池實(shí)際分類來(lái)看，主要可分為物力電池、化學(xué)電池與生物電池三個(gè)類別。在這之中，化學(xué)電池是主要利用化學(xué)反應(yīng)過(guò)程去達(dá)成發(fā)電目標(biāo)的電池類型，依照其實(shí)際的性質(zhì)主要可分成蓄電池、原電池、儲(chǔ)備電池以及燃料電池。物理電池主要是利用熱度、光源與吸附等物理效應(yīng)去進(jìn)行發(fā)電的電池類型。例如超級(jí)電容器、太陽(yáng)能電池與飛輪電池等等。而生物電池則主要是指利用生物化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的電池類型。例如酶電池、微生物電池及生物太陽(yáng)電池等等。當(dāng)前已經(jīng)得到普及的車(chē)用動(dòng)力蓄電池主要包括傳統(tǒng)的鋰離子電池、鎳鎘電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池等等。而鋰離子電池是在電動(dòng)車(chē)當(dāng)中當(dāng)前最為常用的類型之一。超級(jí)電容器在物理電池當(dāng)中是常用于混合動(dòng)力汽車(chē)及純電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)中的電池類型。生物燃料應(yīng)用于車(chē)量動(dòng)力系統(tǒng)也有十分廣闊的前景，這充分說(shuō)明當(dāng)前各類電池的應(yīng)用都在不斷得到優(yōu)化發(fā)展，而鋰電池在這之中是最為常用的電池類型之一。作為電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿δ茉?，鋰電池在電?dòng)車(chē)上的使用，是有著重要價(jià)值的。要真正對(duì)電池的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行判斷，必須要對(duì)電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。電池的性能指標(biāo)主要包括容量、電壓、內(nèi)阻、輸出功率、使用壽命、能量功率、自放電率等等。當(dāng)前在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)加以應(yīng)用的動(dòng)力電池，需要具備穩(wěn)定性強(qiáng)、充放電效率高、使用成本低、安全性強(qiáng)等特征，才能得到更理想的應(yīng)用成果。

4 鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀

就當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)的第一代車(chē)用鋰離子電池，主要是錳酸鋰離子成分為主的電池類型，引起成本低廉，安全性強(qiáng)，所以應(yīng)用十分廣泛，但是其應(yīng)用問(wèn)題在于循環(huán)壽命周期短，在高溫環(huán)境下，其整體循環(huán)壽命更會(huì)進(jìn)一步縮短，高溫環(huán)境下，錳離子會(huì)有溶出的現(xiàn)象。第二代主要是以已經(jīng)申請(qǐng)專利的磷酸鐵鋰離子電池為主，這是鋰離子電池后續(xù)的主要發(fā)展方向。鑒于鐵、磷、鋰等資源的儲(chǔ)量豐富，而且原材料的價(jià)格低，充放電的特性理想，且工作電壓適中，可迅速完成充電、循環(huán)利用的壽命也更長(zhǎng)，在高溫環(huán)境下，這種電池的運(yùn)行狀態(tài)也十分穩(wěn)定，不僅有著理想的儲(chǔ)能能力，并且并不存在毒害成分。為此目前有許多公司，都在針對(duì)鋰離子電池不斷進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，開(kāi)發(fā)新的電池種類，優(yōu)化電池的功能，以確保電池的應(yīng)用成果更加理想。例如由NEC與富士重工共同開(kāi)發(fā)的廉價(jià)錳酸鋰電池，便是廣泛應(yīng)用的電池類型之一。其具有安全性強(qiáng)、成本低廉的特點(diǎn)，在車(chē)載環(huán)境下，其壽命可延長(zhǎng)12年，可支持電動(dòng)汽車(chē)形式10萬(wàn)公里，相對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，依靠鋰電池支撐的電動(dòng)汽車(chē)，其整車(chē)的壽命是不相上下的，而且具備節(jié)能的特點(diǎn)。在2008年5月，日本三洋電機(jī)宣布向開(kāi)始德國(guó)的大眾集團(tuán)供應(yīng)混合動(dòng)力汽車(chē)專用的鋰離子充電電池系統(tǒng)。我國(guó)也已經(jīng)在鋰離子電池的研究上有了可喜的成果，隨著研究水平的不斷提升，我國(guó)的鋰電池已經(jīng)有多項(xiàng)指標(biāo)均已高出了高級(jí)電池的基準(zhǔn)，滿足了以往所訂立的長(zhǎng)期目標(biāo)，以及對(duì)于電池性能的指標(biāo)要求，就當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，鋰離子電池的研發(fā)，已經(jīng)滿足了我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池的優(yōu)化目標(biāo)。但是依然存在諸多問(wèn)題需要得到進(jìn)一步優(yōu)化，例如如何進(jìn)一步降低制造成本，提升電池性能，延長(zhǎng)使用壽命，并且保護(hù)電池的電路運(yùn)行穩(wěn)定性等等。通過(guò)不斷的研究，才能開(kāi)發(fā)出性能更加出眾的電池，得到更廣泛的應(yīng)用[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)隨著社會(huì)發(fā)展的不斷加快，社會(huì)機(jī)動(dòng)車(chē)持有率越來(lái)越高，社會(huì)大眾對(duì)于車(chē)輛性能的要求也越來(lái)越高。特別是為了滿足環(huán)保需求，新能源汽車(chē)的普及范圍越來(lái)越廣，而鋰電池則是電動(dòng)汽車(chē)的主要驅(qū)動(dòng)能源。為此以上深入思考了電動(dòng)汽車(chē)鋰電池技術(shù)發(fā)展，以此推動(dòng)技術(shù)改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫川，褚端峰，李海波，王建宇.一種改進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)鋰電池RC滯后模型及其應(yīng)用[J/OL].汽車(chē)技術(shù)：1-6[2018-12-17].

[2]王燦燁，劉庚辛，王鑫泉，符興鋒.基于主動(dòng)均衡策略的電動(dòng)汽車(chē)用鋰電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].汽車(chē)技術(shù)，2018（06）：5-10.

[3]徐志龍，田玉冬，李靜紅，吳永勝，黃俊.電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的發(fā)展與溫度管理現(xiàn)狀[J].汽車(chē)電器，2018（03）：1-3.