探討電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

張鈺+趙傳海

摘要：電動(dòng)汽車電池不僅是電動(dòng)汽車發(fā)展的核心力量，同時(shí)也是電力工業(yè)與汽車行業(yè)合作的紐帶。文章主要通過(guò)介紹三種類型的電動(dòng)汽車電池的應(yīng)用現(xiàn)狀，這三種電池分別是鉛酸電池、鋰離子電池以及鎳氫電池，然后對(duì)這些電池在電動(dòng)汽車中應(yīng)用的前景以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電池；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

隨著能源使用量的增加，石油能源作為不可再生能源在我國(guó)的儲(chǔ)存量不斷減少，面臨著嚴(yán)峻的能源枯竭現(xiàn)象，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，需要研發(fā)新型能源來(lái)取代傳統(tǒng)能源的使用。電動(dòng)汽車的發(fā)展就是人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)能源節(jié)約而研制的一種交通工具，電動(dòng)汽車的使用不僅能夠減少石油的使用量，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。因此，電動(dòng)汽車技術(shù)在研究中獲得了極大的發(fā)展，并且得到人們的普遍關(guān)注，尤其是電動(dòng)汽車電池的研究對(duì)社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。

1 電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀

1.1 電動(dòng)汽車電池使用的優(yōu)勢(shì)分析

與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車有著較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，首先，電動(dòng)汽車的使用符合環(huán)境保護(hù)的基本理念和要求。由于電動(dòng)汽車使用的是蓄電池，避免了汽車運(yùn)行中尾氣的排放，不僅安全而且使用便捷性較高，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染。傳統(tǒng)的汽車在使用過(guò)程中會(huì)排放大量的汽車尾氣，對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，電動(dòng)汽車的發(fā)展與現(xiàn)在的低碳生活理念是密切相關(guān)的。其次，電動(dòng)汽車的使用實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，電動(dòng)汽車在使用之后能夠回收利用，不僅不會(huì)造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)還能夠提高能源的使用效率，對(duì)新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)有很大的幫助。與燃油汽車相比較，電動(dòng)汽車駕駛更加方便，省時(shí)省力，具有較高的使用壽命。這些都是電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相對(duì)比的優(yōu)勢(shì)所在，也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要表現(xiàn)。

1.2 常見(jiàn)電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.2.1 鉛酸電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鉛酸蓄電池是以氧化鉛為正極板、海綿鉛為負(fù)極板的一種電池，該電池主要是利用硫酸水溶液作為電解液。兩個(gè)極板上的活性物質(zhì)和電解液發(fā)生反應(yīng)的情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)電池的充電。這種電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用最為廣泛。鉛酸蓄電池的應(yīng)用具有成熟的技術(shù)，可以被大批量的生產(chǎn)，但是在我國(guó)的應(yīng)用僅僅限制在旅游觀光車以及短距離行使的電動(dòng)車當(dāng)中。電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用的新一代鉛酸蓄電池不需要進(jìn)行維護(hù)，并且可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)式使用。但是這種電池依舊有其自身的缺陷，電池的比能量和比功率都比較低，造成這種缺陷的主要原因在于金屬鉛的密度相對(duì)較大，會(huì)導(dǎo)致電池的壽命逐漸縮短。作為未來(lái)電動(dòng)汽車使用電池的研究重點(diǎn)，首先應(yīng)該解決鉛酸電池比能量低的問(wèn)題。

1.2.2 鋰離子電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鋰離子電池的構(gòu)成主要包括部分的內(nèi)容，分別是石墨陽(yáng)極，鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極以及電解溶液。以碳為陽(yáng)極的鋰離子電池是一種最為常見(jiàn)的電池，這種電池不僅體型輕巧結(jié)實(shí)，并且具有較大的比能量。下表為鋰離子電池性電動(dòng)汽車中的應(yīng)用情況。

與其他的電池相比較，鋰離子電池具有較高的工作電壓以及比能量。此外，鋰離子電池的體積較小，質(zhì)量比較輕，電池的循環(huán)壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)并且污染也比較小。由于該電池具有較多的電級(jí)組合，因此這種電池的單個(gè)性能指標(biāo)的數(shù)值范圍跨度較大。目前電動(dòng)汽車中應(yīng)用的鋰離子電池都是磷酸鐵鋰電池，這種原料的電池具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，能夠保障電池使用的安全，并且電池的價(jià)格也比較便宜。但是在所有的鋰離子電池當(dāng)中，磷酸鋰的比能量相對(duì)較低，并且其比功率以及運(yùn)行電壓也不及一般的鋰離子電池，在大型純電動(dòng)車的應(yīng)用方面不具有優(yōu)勢(shì)。

1.2.3 鎳氫電池的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

鎳氫電池是一種堿性電池，在電動(dòng)車領(lǐng)域中的應(yīng)用最具有競(jìng)爭(zhēng)力。與鎳鎘電池相比較，鎳氫電池在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染小，比能量也比較高。鎳氫電池的陽(yáng)極是氫氧化鎳，陰極主要由多種合金成分組成，鎳氫電池在電動(dòng)車領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀見(jiàn)表二：

與前面的鉛酸電池相比較，鎳氫電池在能量以及體積等方面有所提升，同時(shí)鎳氫電池的比功率也比較高。但是鎳氫電池在電動(dòng)車領(lǐng)域中的應(yīng)用受到一定的限制，主要在于這種電池在受到低溫影響的情況下它的容量就會(huì)逐漸減少，在受到高溫影響的情況下電池的耐受性就會(huì)減弱，不僅如此，鎳氫電池的價(jià)格也是影響其應(yīng)用廣泛性的主要因素，鎳氫電池使用的原材料基本上都是金屬鎳，這種金屬材料的價(jià)格比較昂貴，因此，使用鎳氫電池的成本比較高。與鉛酸電池相對(duì)較，鎳氫電池能夠儲(chǔ)存更多的能量，但是過(guò)度放電會(huì)對(duì)電池造成永久性的傷害，在使用過(guò)程中必須將其荷電狀態(tài)限制在一定的范圍內(nèi)，這樣也會(huì)使得大部分的電池儲(chǔ)量得不到有效的應(yīng)用。

2 電動(dòng)汽車電池的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 常見(jiàn)電池的發(fā)展趨勢(shì)分析

鉛酸電池、鎳氫電池以及鋰離子電池是三種常見(jiàn)的電動(dòng)車電池，隨著電動(dòng)車電池的研究和發(fā)展，這些電池將會(huì)突破原有的發(fā)展限制，向著更加實(shí)用的方向發(fā)展。

鉛酸電池作為一種動(dòng)力能源在短途公共汽車以及觀光車上被廣泛的使用，但是這種電池的比能量以及循環(huán)次數(shù)會(huì)受到限制。未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，鉛酸電池將會(huì)向著超級(jí)電容量的方向發(fā)展，成為一種具有雙電層電容器的高比功率電池，電池使用的壽命也會(huì)逐漸增強(qiáng)，在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)增大。

鎳氫電池的比能量以及比功率雖然都比較大，但是這種電池對(duì)金屬鎳和金屬鈷的使用量較大，制造成本較高，這種電池目前被大量的應(yīng)用于混合動(dòng)力車當(dāng)中。隨著鋰離子電池的生產(chǎn)和使用，這種電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用數(shù)量將會(huì)逐漸減少并且推出電動(dòng)汽車行業(yè)的適用范圍。

鋰離子電池是目前市場(chǎng)上電池使用性能最好的能源，同等質(zhì)量的鋰離子電池所含的能量基本上能夠占據(jù)鉛酸電池能量的5倍左右，同時(shí)也是鎳氫電池能量的3倍。但是鋰離子電池的價(jià)格以及電池的功率是影響其利用率的主要因素。為了使用中可以利用太陽(yáng)能從海水中提取大量的鋰材料，鋰離子具有循環(huán)使用的效果，能夠在使用過(guò)程中有效的解決原材料的需求問(wèn)題。

2.2 新電池技術(shù)的發(fā)展

隨著電動(dòng)車電池的研究和發(fā)展，未來(lái)電動(dòng)車電池使用中將會(huì)出現(xiàn)鋰聚合物電池，這種電池一定程度上提高了鋰離子電池的穩(wěn)定性和使用效率，此外，還會(huì)出現(xiàn)高能量、低成本并且具有較強(qiáng)環(huán)保性的鋰硫電池，并且會(huì)出現(xiàn)一種工作溫差范圍較大的固態(tài)鋰空氣電池。這些新型電池技術(shù)的出現(xiàn)雖然能夠解決現(xiàn)有電池使用中的一些問(wèn)題，但是要想解決內(nèi)燃機(jī)以及化學(xué)電池之間的眾多問(wèn)題，需要將這種新型的電池與其他的輔助性方法現(xiàn)結(jié)合使用。

3 結(jié)束語(yǔ)：

汽車作為世界上主要的交通工具，在交通運(yùn)輸行業(yè)當(dāng)中有著非常重要的意義。但是隨著汽車數(shù)量的增加，燃油量也逐漸增長(zhǎng)，對(duì)能源造成嚴(yán)重的消耗，同時(shí)也對(duì)當(dāng)前的環(huán)境造成了很大的污染，節(jié)能減排成為眾多人的呼聲。電動(dòng)汽車的發(fā)明和使用對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)有很大的幫助。為了維持電動(dòng)汽車的長(zhǎng)期發(fā)展，需要研究實(shí)用性較強(qiáng)的電池，從而為電動(dòng)汽車的運(yùn)行提供能量支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉.電動(dòng)汽車電池現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（35）：60.

[2]董霞.電動(dòng)汽車電池現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（8）.

[3]周進(jìn)林.淺談電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科學(xué)，2015，（15）：132-133.

[4]姜春生.淺談電動(dòng)汽車電池現(xiàn)狀及發(fā)展[J].新教育時(shí)代電子雜志（教師版），2016，（10）：270-270.

[5]劉園.論電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].科技資訊，2014，（1）：61.