锂离子电池汽车生产现状

锂离子电池汽车生产现状

摘要：本文对汽车用动力锂离子电池材料进行了介绍，同时介绍了几种常见的锂离子电池及优缺点及应用。对未来新能源汽车进行了展望

关键词：锂离子；电池；新能源；汽车

锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染等特点，在各个领域的应用也越来越广泛，它的研究和生产都取得了很大的进展。锂离子电池在电动车上作为动力能源，成为了电动车发展的一个新趋势

1.新能源汽车的锂离子电池应用状况

当前, 新能源汽车的锂离子电池应用状况,体现出发展前景好,技术需完善;比能量不足,充当辅动力;使用范围广,电池种类多等特征,具体表现如下。

1．发展前景好, 技术需完善

与其他新能源相比, 锂离子电池已经过几十年的发展和长期应用,电池性能、质量等方面都具有着一定的优势。绝大多数的研究人员都希望通过对锂离子电池应用技术的完善, 推动新能源汽车的产生与发展,但是,我国在研发锂离子电池的过程中遇到了一些困难,例如,锂离子电池部分关键原材料(正负极、隔膜、电解液等)还依赖进口, 部分生产工艺和设备还需要从国外引进,这在很大一定程度上,限制了我国锂离子电池的研发与制造水平。由此可见,锂离子电池虽然具有良好的发展前景, 但是在实际的应用过程中仍需要研究人员加大研发力度, 对锂离子电池的应用技术进行有效的完善。

2．比能量不足, 充当辅动力比能量是对电池释放能量基本概念的一种表述。

一个电池比能量越高,越符合新能源汽车动力的需要。通过分析锂离子电池的应用, 我们可以发现锂离子电池在比能量方面存在一些不足之处, 导致当前纯电动汽车的续驶里程不尽如人意。所以,针对锂离子电池的这种不足,退而求其次,开发了混合动力汽车, 通过使用锂离子电池当做辅助动力,减少汽车燃油量。

3．使用范围广, 电池种类多

锂离子电池虽然存在着一定缺点, 但在目前仍有着广阔的使用范围, 大多数国家都将锂离子电池当做了重点的研究对象,并在大范围内投入使用。而通过对锂离子电池的制作材料展开分析研究, 我们可以发现:目前,在世界范围内应用的

锂离子电池, 从制作材料的角度划分可以分为锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、三元材料等类型。其中钴酸锂主要用于笔记本电脑、平板电脑等小容量电池, 其他类型均可作为大容量的动力电池, 广泛应用于新能源汽车[1]。

2.锂离子电池

锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液（有机溶剂溶解的锂盐溶液）。最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7 V。

相较镍氢电池，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3 倍。锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染；电池单个性能指标的数值范围跨度大，这是因为锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差异。

锂离子电池可分为锂离子电池和锂聚合物电池2 种。锂离子电池的阴极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等，阳极材料主要有石墨、钛酸锂等。

3.车用锂离子电池材料。

3.1 理想的车用锂离子电池

正负极材料要求电池材料的物理结构和化学组成决定了它的性能，理想的车用锂离子电池材料应具备以下特征：

(1)具有层状或隧道的晶体结构，以利于锂离子的嵌入和脱出，以保证锂离子电池的循环寿命；

(2)充放电过程中，应有尽可能多的锂离子嵌入和脱出，使电极具有较高的电化学容量；

(3)在锂离子进行嵌脱时，电池有较平稳的充放电电压；

(4)锂离子应有较大的扩散系数，以减少极化造成的能量损耗，保证电池有较好的快充放电性能；

(5)材料应价格便宜，对环境无污染，质量轻，可回收。

3.2 目前车用锂离子电池

3.2.1 磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂也是锂离子电池当中的一种。相对铅酸电池，磷酸铁锂电池充放电效率要高一些。

它的主要优点是安全性能高、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保。一般的铅酸电池电池使用年限为1到1.5年，而磷酸铁锂电池理论寿命将达到7—8年。它还可以随充随用，不需要放完电在充电。最大的优势是它不含有任何重金属，完全无毒。

它的缺点是能量密度较低，材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。不过它的好处显然大于它的缺点。它主要应用车型为比亚迪唐、腾势电动车、东风风神E30、江淮和悦iEV4、通用赛欧Springo、长安逸动纯电动、荣威550Plug-in等。例如：比亚迪秦的纯电动行驶里程为70km，磷酸铁锂电池组容量为13kWh。比亚迪唐的电池容量肯定会大于13kWh。比亚迪唐的电池采用的是比亚迪拥有自主知识产权的磷酸铁锂电池。腾势电动车该车搭载容量为47.5kWh的磷酸铁锂电池，续航里程为300km。

3.2.2 锂电池

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早发现锂电池的是伟大发明家爱迪生，主要通过氧化还原反应来充放电。

它的主要优点是能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保的特点。它的最大使用的寿命在6年以上，它在使用中不产生任何的有害物质，并且不需要消耗水。在能量和重量上也遥遥领先于其他的电池，成为现在主流的电动车电池。

它的缺点是安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求条件高、成本高、使用条件有限制、高低温使用危险大。例如采用锂电池的特斯拉也曾因为锂电池而着过火。

目前使用的主要车型是特斯拉ModelS、福特福克斯EV、日产聆风等。例如：福克斯电动版采用的是平板型锂电池组，这套电池组将能为福克斯电动版带来大约160km的航程。特斯拉ModelS的电池组包含了近7000个锂电池电芯，组成了16个独立电池模块，内部结构十分复杂