電動(dòng)汽車(chē)電池現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究

李偉

摘 要：電動(dòng)汽車(chē)電池是電力工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)連接的紐帶，是兩者結(jié)合的關(guān)鍵點(diǎn)。文章首先敘述了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷程，然后描述了電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀和應(yīng)用，在這一部分介紹了鉛酸電池、鎳氫電池和離子電池三種電池。最后對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的應(yīng)用前景、電動(dòng)汽車(chē)電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和研發(fā)中的新電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)進(jìn)行了展望，概述了電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；鉛酸電池；鎳氫電池；鋰離子電池；電池管理系統(tǒng)

引言

目前，關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題是能源緊張和氣候變化。具有節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)汽車(chē)日受推崇。汽車(chē)動(dòng)力能源由石油化工能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽沁m應(yīng)社會(huì)大環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)方案。

1 發(fā)展歷程

1837年世界上第1輛以電池為動(dòng)力源的車(chē)輛誕生。1996年，美國(guó)通用公司采用鉛酸電池技術(shù)制造第一現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)EV1。1999年采用鎳氫電池為動(dòng)力源研發(fā)出第二代通用汽車(chē)。2006年鋰離子電池技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在安全性方面的大幅提高，使之逐步被應(yīng)用于純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)，成為鎳氫電池強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者。2007年，插電式的混合動(dòng)力車(chē)（plug-inHEVs，PHEV）誕生，它不完全依靠?jī)?nèi)燃機(jī)化石燃料提供能量，可以運(yùn)用電網(wǎng)中的電能。2012年，國(guó)內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車(chē)是節(jié)能與新能源汽車(chē)。細(xì)數(shù)電動(dòng)車(chē)的整個(gè)發(fā)展過(guò)程，汽車(chē)和電池的類(lèi)型層出不窮。

2 現(xiàn)狀及應(yīng)用

2.1 鉛酸蓄電池

鉛蓄電池內(nèi)的陽(yáng)極（PbO2）及陰極（Pb）浸到電解液（稀硫酸）中，陰陽(yáng)極和電解液發(fā)生如下的變化：PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4（放電反應(yīng)）。鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是一次充電的行程短。開(kāi)發(fā)的第3代圓柱型密封鉛酸蓄電池和第4代TMF（箔式卷狀電極）密封鉛酸蓄電池現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)上。第3代VRLA蓄電池能延長(zhǎng)電池的壽命，更好地符合混合動(dòng)力汽車(chē)操作要求。

鉛酸蓄電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表1所示。

表1 鉛酸蓄電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.2 鎳氫電池

鎳氫電池屬于新型綠色電池，主要特點(diǎn)是高能量、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染。鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。堿性電池由鎳基和堿性（主要為KOH）溶液電解液構(gòu)成，鎳氫電池有應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力，比能量較高并對(duì)環(huán)境無(wú)污染。以KOH作電解液（電解質(zhì)7moL/LKOH+15g/LLiOH）為例，充電時(shí)：

正極反應(yīng)：Ni（OH）2+OH-→NiOOH+H2O+e-

負(fù)極反應(yīng)：M+H2O+e-→MH+OH-

總反應(yīng)：M+Ni（OH）2→MH+NiOOH

放電時(shí)，與此相反。鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表2所示。

表2 鎳氫電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.3 鋰離子電池

鋰離子電池體積小，壽命長(zhǎng)，自放電率低，無(wú)污染，應(yīng)用廣泛。鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽(yáng)極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液（有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液）。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)iMO2？壙Li1-XMO2+XLi++xe-

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為nC+xLi++xe-？壙LixCn

電池反應(yīng)：LiMO2+nC？壙Li1-XMo2+LixCn

式中M=Co、Ni、Fe、W等。

鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表3所示。

表3 鋰離子電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

不同陰極材料的鋰離子電池的性能也各不相同，實(shí)際容量、工作電壓、安全性能和成本的比較數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 不同陰極材料的鋰離子電池性能比較

以上是自電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，其電池的技術(shù)革新過(guò)程，從鉛酸蓄電池到鎳氫電池再到鋰離子電池，電池的性能越來(lái)越好，電池研究取得了突破性的成果。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 鉛酸電池

鉛酸電池的主要應(yīng)用于叉車(chē)、觀光車(chē)和短途公共汽車(chē)。鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，鉛酸電池的缺點(diǎn)是循環(huán)使用次數(shù)有限。

3.2 鎳氫電池

鎳氫電池主要應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)，鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)是能量高，功率大，鎳氫電池的缺點(diǎn)是制造成本比較高，因?yàn)殒団捊饘傧∪?，鎳鈷價(jià)格相應(yīng)升高，鎳鈷市場(chǎng)價(jià)格與鎳氫電池的生產(chǎn)量成正相關(guān)。

3.3 鋰離子電池

鋰離子電池，應(yīng)用范圍廣泛。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)是性能非常好，其性能高出其他電池兩倍到六倍。鋰離子電池的缺點(diǎn)有兩個(gè)，一是價(jià)格昂貴，二是功率大的鋰離子電池安全性相對(duì)較低。

3.4 新電池技術(shù)

鋰聚合物電池提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性和效率；鋰硫電池的特點(diǎn)是高能量、低成本和環(huán)保性強(qiáng)。固態(tài)鋰空氣電池的特點(diǎn)是能量高、穩(wěn)定性好和工作溫度范圍大。新的電池技術(shù)不能解決內(nèi)燃機(jī)和化學(xué)電池之間的所有問(wèn)題，需要研究其他的輔助性方法。氫燃料對(duì)于電動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有革新潛質(zhì)，但是氫燃料的缺點(diǎn)是因?yàn)闅錃饷芏刃?dǎo)致了氫氣儲(chǔ)氣缸非常大，所以難以推廣。

3.5 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

電池管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，從簡(jiǎn)單的對(duì)電池的監(jiān)控功能，逐漸過(guò)渡到對(duì)電池的管理功能。主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和混合型動(dòng)力汽車(chē)。

4 電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響

一是增加國(guó)家電網(wǎng)的負(fù)荷，二是增加電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化控制的難度，三是影響電能的質(zhì)量，四是對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力行業(yè)需要關(guān)注的問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)電池充電設(shè)施和充電網(wǎng)絡(luò)，電動(dòng)契合電池的各種性能、容量和功率，電動(dòng)汽車(chē)回饋電網(wǎng)技術(shù)。這些項(xiàng)目的研究成果能有序空時(shí)大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)，降低電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的電池電能存儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性得到提高。

參考文獻(xiàn)

[1]任桂周，常思勤.一種電動(dòng)汽車(chē)能量高效回饋制動(dòng)方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（1）.

[2]崔俊博，張勇，王晶星.電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池的研究[J].新技術(shù)新工藝，2010（9）.

[3]宋永華.電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（4）：35.

[4]馬驪歌，王俊喜.電動(dòng)汽車(chē)是中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展方向[J].汽車(chē)工業(yè)研究，2011（1）.endprint

摘 要：電動(dòng)汽車(chē)電池是電力工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)連接的紐帶，是兩者結(jié)合的關(guān)鍵點(diǎn)。文章首先敘述了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷程，然后描述了電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀和應(yīng)用，在這一部分介紹了鉛酸電池、鎳氫電池和離子電池三種電池。最后對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的應(yīng)用前景、電動(dòng)汽車(chē)電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和研發(fā)中的新電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)進(jìn)行了展望，概述了電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；鉛酸電池；鎳氫電池；鋰離子電池；電池管理系統(tǒng)

引言

目前，關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題是能源緊張和氣候變化。具有節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)汽車(chē)日受推崇。汽車(chē)動(dòng)力能源由石油化工能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，是適應(yīng)社會(huì)大環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)方案。

1 發(fā)展歷程

1837年世界上第1輛以電池為動(dòng)力源的車(chē)輛誕生。1996年，美國(guó)通用公司采用鉛酸電池技術(shù)制造第一現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)EV1。1999年采用鎳氫電池為動(dòng)力源研發(fā)出第二代通用汽車(chē)。2006年鋰離子電池技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在安全性方面的大幅提高，使之逐步被應(yīng)用于純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)，成為鎳氫電池強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者。2007年，插電式的混合動(dòng)力車(chē)（plug-inHEVs，PHEV）誕生，它不完全依靠?jī)?nèi)燃機(jī)化石燃料提供能量，可以運(yùn)用電網(wǎng)中的電能。2012年，國(guó)內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車(chē)是節(jié)能與新能源汽車(chē)。細(xì)數(shù)電動(dòng)車(chē)的整個(gè)發(fā)展過(guò)程，汽車(chē)和電池的類(lèi)型層出不窮。

2 現(xiàn)狀及應(yīng)用

2.1 鉛酸蓄電池

鉛蓄電池內(nèi)的陽(yáng)極（PbO2）及陰極（Pb）浸到電解液（稀硫酸）中，陰陽(yáng)極和電解液發(fā)生如下的變化：PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4（放電反應(yīng)）。鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是一次充電的行程短。開(kāi)發(fā)的第3代圓柱型密封鉛酸蓄電池和第4代TMF（箔式卷狀電極）密封鉛酸蓄電池現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)上。第3代VRLA蓄電池能延長(zhǎng)電池的壽命，更好地符合混合動(dòng)力汽車(chē)操作要求。

鉛酸蓄電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表1所示。

表1 鉛酸蓄電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.2 鎳氫電池

鎳氫電池屬于新型綠色電池，主要特點(diǎn)是高能量、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染。鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。堿性電池由鎳基和堿性（主要為KOH）溶液電解液構(gòu)成，鎳氫電池有應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力，比能量較高并對(duì)環(huán)境無(wú)污染。以KOH作電解液（電解質(zhì)7moL/LKOH+15g/LLiOH）為例，充電時(shí)：

正極反應(yīng)：Ni（OH）2+OH-→NiOOH+H2O+e-

負(fù)極反應(yīng)：M+H2O+e-→MH+OH-

總反應(yīng)：M+Ni（OH）2→MH+NiOOH

放電時(shí)，與此相反。鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表2所示。

表2 鎳氫電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.3 鋰離子電池

鋰離子電池體積小，壽命長(zhǎng)，自放電率低，無(wú)污染，應(yīng)用廣泛。鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽(yáng)極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液（有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液）。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)iMO2？壙Li1-XMO2+XLi++xe-

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為nC+xLi++xe-？壙LixCn

電池反應(yīng)：LiMO2+nC？壙Li1-XMo2+LixCn

式中M=Co、Ni、Fe、W等。

鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表3所示。

表3 鋰離子電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

不同陰極材料的鋰離子電池的性能也各不相同，實(shí)際容量、工作電壓、安全性能和成本的比較數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 不同陰極材料的鋰離子電池性能比較

以上是自電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，其電池的技術(shù)革新過(guò)程，從鉛酸蓄電池到鎳氫電池再到鋰離子電池，電池的性能越來(lái)越好，電池研究取得了突破性的成果。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 鉛酸電池

鉛酸電池的主要應(yīng)用于叉車(chē)、觀光車(chē)和短途公共汽車(chē)。鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，鉛酸電池的缺點(diǎn)是循環(huán)使用次數(shù)有限。

3.2 鎳氫電池

鎳氫電池主要應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)，鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)是能量高，功率大，鎳氫電池的缺點(diǎn)是制造成本比較高，因?yàn)殒団捊饘傧∪?，鎳鈷價(jià)格相應(yīng)升高，鎳鈷市場(chǎng)價(jià)格與鎳氫電池的生產(chǎn)量成正相關(guān)。

3.3 鋰離子電池

鋰離子電池，應(yīng)用范圍廣泛。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)是性能非常好，其性能高出其他電池兩倍到六倍。鋰離子電池的缺點(diǎn)有兩個(gè)，一是價(jià)格昂貴，二是功率大的鋰離子電池安全性相對(duì)較低。

3.4 新電池技術(shù)

鋰聚合物電池提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性和效率；鋰硫電池的特點(diǎn)是高能量、低成本和環(huán)保性強(qiáng)。固態(tài)鋰空氣電池的特點(diǎn)是能量高、穩(wěn)定性好和工作溫度范圍大。新的電池技術(shù)不能解決內(nèi)燃機(jī)和化學(xué)電池之間的所有問(wèn)題，需要研究其他的輔助性方法。氫燃料對(duì)于電動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有革新潛質(zhì)，但是氫燃料的缺點(diǎn)是因?yàn)闅錃饷芏刃?dǎo)致了氫氣儲(chǔ)氣缸非常大，所以難以推廣。

3.5 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

電池管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，從簡(jiǎn)單的對(duì)電池的監(jiān)控功能，逐漸過(guò)渡到對(duì)電池的管理功能。主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和混合型動(dòng)力汽車(chē)。

4 電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響

一是增加國(guó)家電網(wǎng)的負(fù)荷，二是增加電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化控制的難度，三是影響電能的質(zhì)量，四是對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力行業(yè)需要關(guān)注的問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)電池充電設(shè)施和充電網(wǎng)絡(luò)，電動(dòng)契合電池的各種性能、容量和功率，電動(dòng)汽車(chē)回饋電網(wǎng)技術(shù)。這些項(xiàng)目的研究成果能有序空時(shí)大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)，降低電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的電池電能存儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性得到提高。

參考文獻(xiàn)

[1]任桂周，常思勤.一種電動(dòng)汽車(chē)能量高效回饋制動(dòng)方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（1）.

[2]崔俊博，張勇，王晶星.電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力電池的研究[J].新技術(shù)新工藝，2010（9）.

[3]宋永華.電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（4）：35.

[4]馬驪歌，王俊喜.電動(dòng)汽車(chē)是中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展方向[J].汽車(chē)工業(yè)研究，2011（1）.endprint

摘 要：電動(dòng)汽車(chē)電池是電力工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)連接的紐帶，是兩者結(jié)合的關(guān)鍵點(diǎn)。文章首先敘述了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展歷程，然后描述了電動(dòng)汽車(chē)電池的現(xiàn)狀和應(yīng)用，在這一部分介紹了鉛酸電池、鎳氫電池和離子電池三種電池。最后對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的應(yīng)用前景、電動(dòng)汽車(chē)電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和研發(fā)中的新電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)進(jìn)行了展望，概述了電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；鉛酸電池；鎳氫電池；鋰離子電池；電池管理系統(tǒng)

引言

目前，關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題是能源緊張和氣候變化。具有節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)汽車(chē)日受推崇。汽車(chē)動(dòng)力能源由石油化工能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽沁m應(yīng)社會(huì)大環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)方案。

1 發(fā)展歷程

1837年世界上第1輛以電池為動(dòng)力源的車(chē)輛誕生。1996年，美國(guó)通用公司采用鉛酸電池技術(shù)制造第一現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)EV1。1999年采用鎳氫電池為動(dòng)力源研發(fā)出第二代通用汽車(chē)。2006年鋰離子電池技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在安全性方面的大幅提高，使之逐步被應(yīng)用于純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)，成為鎳氫電池強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者。2007年，插電式的混合動(dòng)力車(chē)（plug-inHEVs，PHEV）誕生，它不完全依靠?jī)?nèi)燃機(jī)化石燃料提供能量，可以運(yùn)用電網(wǎng)中的電能。2012年，國(guó)內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車(chē)是節(jié)能與新能源汽車(chē)。細(xì)數(shù)電動(dòng)車(chē)的整個(gè)發(fā)展過(guò)程，汽車(chē)和電池的類(lèi)型層出不窮。

2 現(xiàn)狀及應(yīng)用

2.1 鉛酸蓄電池

鉛蓄電池內(nèi)的陽(yáng)極（PbO2）及陰極（Pb）浸到電解液（稀硫酸）中，陰陽(yáng)極和電解液發(fā)生如下的變化：PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4（放電反應(yīng)）。鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是一次充電的行程短。開(kāi)發(fā)的第3代圓柱型密封鉛酸蓄電池和第4代TMF（箔式卷狀電極）密封鉛酸蓄電池現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)上。第3代VRLA蓄電池能延長(zhǎng)電池的壽命，更好地符合混合動(dòng)力汽車(chē)操作要求。

鉛酸蓄電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表1所示。

表1 鉛酸蓄電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.2 鎳氫電池

鎳氫電池屬于新型綠色電池，主要特點(diǎn)是高能量、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染。鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。堿性電池由鎳基和堿性（主要為KOH）溶液電解液構(gòu)成，鎳氫電池有應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力，比能量較高并對(duì)環(huán)境無(wú)污染。以KOH作電解液（電解質(zhì)7moL/LKOH+15g/LLiOH）為例，充電時(shí)：

正極反應(yīng)：Ni（OH）2+OH-→NiOOH+H2O+e-

負(fù)極反應(yīng)：M+H2O+e-→MH+OH-

總反應(yīng)：M+Ni（OH）2→MH+NiOOH

放電時(shí)，與此相反。鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表2所示。

表2 鎳氫電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

2.3 鋰離子電池

鋰離子電池體積小，壽命長(zhǎng)，自放電率低，無(wú)污染，應(yīng)用廣泛。鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽(yáng)極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液（有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液）。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為L(zhǎng)iMO2？壙Li1-XMO2+XLi++xe-

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為nC+xLi++xe-？壙LixCn

電池反應(yīng)：LiMO2+nC？壙Li1-XMo2+LixCn

式中M=Co、Ni、Fe、W等。

鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用情況如表3所示。

表3 鋰離子電池的性能指標(biāo)及其在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用情況

不同陰極材料的鋰離子電池的性能也各不相同，實(shí)際容量、工作電壓、安全性能和成本的比較數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 不同陰極材料的鋰離子電池性能比較

以上是自電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，其電池的技術(shù)革新過(guò)程，從鉛酸蓄電池到鎳氫電池再到鋰離子電池，電池的性能越來(lái)越好，電池研究取得了突破性的成果。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 鉛酸電池

鉛酸電池的主要應(yīng)用于叉車(chē)、觀光車(chē)和短途公共汽車(chē)。鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，鉛酸電池的缺點(diǎn)是循環(huán)使用次數(shù)有限。

3.2 鎳氫電池

鎳氫電池主要應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)，鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)是能量高，功率大，鎳氫電池的缺點(diǎn)是制造成本比較高，因?yàn)殒団捊饘傧∪?，鎳鈷價(jià)格相應(yīng)升高，鎳鈷市場(chǎng)價(jià)格與鎳氫電池的生產(chǎn)量成正相關(guān)。

3.3 鋰離子電池

鋰離子電池，應(yīng)用范圍廣泛。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)是性能非常好，其性能高出其他電池兩倍到六倍。鋰離子電池的缺點(diǎn)有兩個(gè)，一是價(jià)格昂貴，二是功率大的鋰離子電池安全性相對(duì)較低。

3.4 新電池技術(shù)

鋰聚合物電池提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性和效率；鋰硫電池的特點(diǎn)是高能量、低成本和環(huán)保性強(qiáng)。固態(tài)鋰空氣電池的特點(diǎn)是能量高、穩(wěn)定性好和工作溫度范圍大。新的電池技術(shù)不能解決內(nèi)燃機(jī)和化學(xué)電池之間的所有問(wèn)題，需要研究其他的輔助性方法。氫燃料對(duì)于電動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有革新潛質(zhì)，但是氫燃料的缺點(diǎn)是因?yàn)闅錃饷芏刃?dǎo)致了氫氣儲(chǔ)氣缸非常大，所以難以推廣。

3.5 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

電池管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，從簡(jiǎn)單的對(duì)電池的監(jiān)控功能，逐漸過(guò)渡到對(duì)電池的管理功能。主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和混合型動(dòng)力汽車(chē)。

4 電動(dòng)汽車(chē)電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響

一是增加國(guó)家電網(wǎng)的負(fù)荷，二是增加電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化控制的難度，三是影響電能的質(zhì)量，四是對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力行業(yè)需要關(guān)注的問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)電池充電設(shè)施和充電網(wǎng)絡(luò)，電動(dòng)契合電池的各種性能、容量和功率，電動(dòng)汽車(chē)回饋電網(wǎng)技術(shù)。這些項(xiàng)目的研究成果能有序空時(shí)大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)，降低電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的電池電能存儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性得到提高。

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