电动汽车电池的发展现状与趋势

电动汽车电池的发展现状与趋势

发表时间：2018-04-13T15:32:25.207Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：任建云1 李亚丽2

[导读] 摘要：现今，全球关注的重点问题即为能源紧张问题以及气候变化问题。

（1.国网山西省电力公司山西太原 030001；2.国网山西省信通公司山西太原 030001）

摘要：现今，全球关注的重点问题即为能源紧张问题以及气候变化问题。在全球能源日益紧张且全球气候问题日益严峻的背景下，电动汽车以其具有的环保节能优势而得到广泛推崇。对于电动汽车来说，其一个核心部分就是电动汽车电池。电动汽车电池既对电力工业产生重要影响，也对汽车工业产生重要影响，可以说电动汽车电池是电力工业与汽车工业进行联系的有机纽带，也是两者之间得以结合的关键点。将汽车动力能源由石油化工能源转化为电能，是适应现今社会发展的必然趋势。本文主要分析了电动汽车电池当前现状，并在此基础上分析了其未来的发展趋势，以期电动汽车在未来获得更好地发展。

关键词：电动汽车；发展现状；趋势

引言

在现今社会，社会普遍关注的问题有能源紧张及环境恶化等问题。而这些问题在全社会范围内的普遍关注也使得电动汽车这一新兴行业被社会广泛关注。电动汽车采用电能作为汽车动力，对传统汽车采用石油等化石燃料作为动力来源进行了改变，这也是未来交通发展的长期发展方案。社会上对电动汽车业研究最多的是对电机驱动系统及充电机技术等的研究，尤其以电动汽车电池研究最多。在电动汽车上应用的储能技术主要有电化学储能技术。这种技术是以钠硫及锂离子等作为电池的实际储能技术。过去这些技术在电动汽车充电技术及安全性方面都存在一定不足，而这些不足也反过来制约电动汽车的发展。近年来，各国开始对电动汽车的电池技术引起重视，使得电池的性能大大提高，如锂离子电池在应用过程中经过不断实践，使得安全性大大提升，这些都将对未来的电动汽车实现商业化发展提供条件。 1电动汽车电池的发展概述

十九世纪，世界第一辆以电池为主要动力的车辆诞生。但由于缺乏成熟的电池技术予以配合，在十九世纪末电动汽车发展较缓慢，而这一时期传统汽车凭借内燃机的动力占据了主要的汽车市场。二十世纪末，第二代电动汽车出现，其是以镍氢电池为主要动力源，且这辆汽车一次充电的行驶里程也达到了第一代的1.5倍。在这一时期，日本丰田公司充分利用镍氢电池技术开发了以内燃机与电动机相结合的三代电动汽车，这种类型的汽车被成为混合动力车（HEV）。HEV是车辆使用多个动力源，根据实际设计情况，充分使用这些动力源的机动车辆。镍氢电池是电动汽车技术领域内受到关注度最大的电池种类。从十多年前开始，锂离子电池就受到人们的关注，尤其是在使用安全性上得到很大提高，这使得其较多地在纯电动及混合动力车中都得到部分使用，并以其独特优势成为镍氢电池有力的竞争者。2008年由于受到世界金融危机的影响，国际油价出现高位震荡，这一时期全球的汽车产业都正式进入能源转型期。这一时期电动汽车电池产业同样得到高速发展。纵观电动汽车整个发展过程，出现了多种汽车及汽车类型，其中在社会上产生较大影响且现今还在使用的电动汽车电池主要有镍氢电池、铅酸电池以及锂离子电池。

2电动汽车电池的现状

2.1钴酸锂电池最为成熟

电池比容量高、综合性能突出，但全球钴储量有限、价格昂贵、毒性大，作为正极材料电池成本较高。同时其安全性差，在高温、挤压等条件下极易爆炸，钴酸锂电池主要应用于手机、笔记本电脑等消费电子产品和测试仪表中，不适合电动汽车使用。

2.2镍氢电池

这种电池主要成分是镍基及碱性溶液，分类主要有镍氢电池、镍锌电池及镍镉电池。其中镍氢电池在电动汽车中应用最为广泛。镍氢电池比能量高，且很少对环境产生影响。镍锌电池由于产生枝晶较快，从而导致电池寿命不长，但现今已经有一些方式可对其进行解决，如利用第三电极充电的形式。镍氢电池是由氢氧化镍及多成分合金组成的，其中氢氧化镍为阳极，多成分合金由钒、锰、镍等组成，为阴极。这种电池相较于铅酸电池来说，能量体积可提高约3倍，且比功率也大大提高。这项技术优势有运行电压高、比能量高及比功率高等。

2.3锂离子电池

在市场上最常见的锂离子电池阳极是碳，以碳酸二甲价值溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，阴极是二氧化锰酸锂，这种电池较为结实且轻便，产生较大的比能量，单体电压甚至可达到3.7V。锂离子电池的体积较小、质量较轻且寿命较长，电池的自放电率也较高，不会产生记忆效应。另外由于锂离子电池有较多的电极组合，因此其电池单个性能指标的数值范围也很大，其在性能上也存在很大差异。

3电动汽车电池未来发展展望

3.1铅酸电池

铅酸电池的价格很低，且在叉车、短途汽车中都作为主要动力源使用。但新产生的铅酸电池在比能量及循环次数上仍存在不足，对电池的实际使用仍产生较大限制。未来铅酸电池在高速公路行驶中应用是不符合实际的，但电池本身价格较低，促使其在轻度混合及短途电动汽车中也得到应用。但有研究指出，美国研制出了超级电池。超级电池指的是超级电容器与铅酸电池并联使用。这种电池比功率较高、寿命较长且铅酸电池的价格较便宜，因此市场竞争力较大。

3.2镍氢电池

镍氢电池是一种绿色电池，和同体积的镍镉电池相比，容量增加1倍，而且充放电循环使用寿命长，并且无记忆效应，曾被广泛地作为新能源动力电池使用。镍氢电池虽然具有较高的比能量及比功率，但由于电池中含有大量镍和钴，促使电池成本很高，而镍钴本身的稀缺性也会导致生产及使用的成本价格上涨。现今来看，其还在混合动力车中得到应用，随着锂离子电池的大规模生产，以及锂离子成本的降低，使得镍氢电池终将推出原有的市场。镍氢电池是电动汽车在过渡发展阶段使用的电池，但在近期及中期这种电池仍是市场上使用非常关键的动力电池。

3.3锂离子电池

就现今市场的电池中，锂离子电池性能最佳，同质量锂离子电池的能量约是铅酸电池的5倍左右，也是镍氢电池的3倍左右。锂离子电池的价格及大功率锂离子电池使用安全性是制约其发展的主要因素。锂离子电池的主要原材料是锂，而我国本身蕴含丰富的锂矿资源，已经探明的锂矿总量就已经位居第二。另外，锂离子也在海水中存在，随着未来技术的发展，可从海水中对锂矿进行获取。另外，锂离子电池也具备可循环使用的潜力，可对原材料需求紧张问题进行解决。现今国内多采用锂离子电池作为电动汽车的主要动力电池，锂离子电池