浅谈电动汽车电池的现状及发展趋势

吴展强

摘要：近年来电动汽车逐渐发展，成为当前重要的交通工具之一。虽然当前的内燃机电控技术尚未到非常经济的程度，但是汽车电池技术已经获得较大的发展。本文对于电动汽车的电池技术进行探讨，结合当前电动汽车的发展现状，分析电动汽车电池的发展趋势。

关键词：电动汽车；电池；发展趋势

1、前言

汽车是世界上最重要的交通工具之一，随着石油燃料的逐渐消耗，导致温室气体排房子增多，能耗增加，造成化石燃料消耗增大。电动汽车对于减少汽车排放，降低温室效应具有重要的意义。虽然当前的电动汽车的发展尚未能够从根本上解决汽车的排放和能源问题，但是为了维持汽车工业的稳定发展，电动汽车在能够减少燃油消耗，维持汽车工业可持续发展。电动汽车最初于1834年问世，随着汽车工业的发展，因为电动汽车无法满足人们的需求而逐渐退出历史舞台，上世纪60年代以来，由于燃油汽车带来大量的空气污染以及能源消耗，一些大的汽车制造公司逐渐开始加大对电动汽车的投入。随着绿色环保理念深入人心，能够达到零排放标准的电动汽车逐渐成为能够满足汽车排放的主要汽车之一。我国的电动汽车研究开始于上世纪70年代，直到上世纪90年代开始，国家逐渐将电动汽车作为国际科技攻关项目，并且研制电动汽车、配套电池、电机等，对于电动汽车的发展起到促进的作用。

2、电动汽车动力电池发展现状

动力电池是推动电动汽车发展的关键指标，对于汽车发展具有重要的意义，在电池的发展中，电池的比能量、比功率、能量密度等均为电动汽车电池的关键治疗，除此外，动力电池的可靠性、安全性以及维护性都有一定的要求，为了确保电池的使用价值，应该针对电池的相关性能进行研究。

2.1 铅蓄电池

铅蓄电池是常用的电池之一，该种电池再用二氧化铅作为政绩，采用稀硫酸溶液做电解液，并且以海绵状铅作为负极，在使用的过程，谦虚点至的基本电压为2V。铅蓄电池的发展时间较长，也是传统的蓄电池之一，具有价格低廉、技术成熟、性能可靠的优点，但是铅蓄电池的质量较重、过放电性能差、快速充电困难，所以逐渐被其他蓄电池所取代。

2.2 镍电池

镍电池包括多种种类，具体如下：（1）镍镉蓄电池，采用氢氧化镍与镉作为正负极的电池，以氢氧化钠溶液为电解质，单元电压为1.2V，该种电池具有较强的耐深度放电能力，但是金属镉有毒，耐高温性能较差；（2）镍铅蓄电池，这是一种碱性蓄电池，以氢氧化镍与储氢合金为正负极活性材料，以氢氧化钾为电解质，基本电压为6-12V，该种电池具有比能量大、充放电性能好，而且能够实现快速充电，但是该种电池的成本很高；（3）铁镍蓄电池，该种蓄电池以氢氧化镍、海绵状铁为正负极材料，在使用过程中需要定期加水，成本较高；（4）钠氯化镍蓄电池，该种蓄电池是一种新型电动汽车用蓄电池，这种蓄电池采用铁、锰、铜等过度金属氧化物作为正极材料，液态金属钠作为负极材料，并且与只允许钠离子迁移的氧化铝作为正负极活性材料进行粉绿，在正负极之间传导钠离子。

2.3 碱金属蓄电池

碱金属蓄电池包括钠硫蓄电池与锂蓄电池，具体结构与特点如下：（1）钠硫蓄电池，以熔融硫与熔融钠作为正负极材料，并且以氧化铝矾土陶瓷管作为电解质，该种蓄电池具有质量轻、容量大的优点，但是为了保证物质的使用效率，必须加特别的加热装置；（2）锂蓄电池，锂是最轻、最活泼的金属元素，该蓄电池具有比功率高、比能量大、充放电效率高的特点，而且功率输出密度大，可快速充电，但是因为锂制取困难、管理较为复杂，价格较高，所以使用过程中需要严格的安全措施。

2.4 空气蓄电池

空气蓄电池包括锌空气学电池与铝空气蓄电池：（1）锌空气蓄电池，以锌与氧气作为正负极材料，以氢氧化钾作为电介质材料，单元电压为1.0-1.2V，该种学电池具有比能量大、安全性好的特点，能够防止因为邪路、短路引起的起火或爆炸，回收方便；（2）铝空气蓄电池，以高纯度铝与氧为正负极材料，并且以氢氧化钾水溶液作为电解质，该种电池具有质量轻、回收方便、成本低的优点，但是充放电速度较慢，自放功率较大，使用效率较低。

2.5 飞轮电池

飞轮电池是利用高速旋转的飞轮储存能量，主要有飞轮、电动机、磁轴承等结构构成，使用过程中，当飞轮快速旋转时能够起到充电的作用，而当飞轮减速时释放能量能够起到放电的作用。为了提升使用效率，减少功能损耗，采用无接触的电磁轴承支撑飞轮转子，而且壳体内抽成真空，能够降低风损耗，提升电池使用效率。飞轮电池的比能量比很多的化学电池的高，而且具有对温度不敏感、充电时间短、循环使用寿命长的特点，具有较大的优势。

2.6 燃料学电池与太阳能电池

燃料蓄电池是以燃料化学能转化为电能的材料，包括石油、生物、氢气等都可作为电池原料，使用过程中，将燃料转化为氢并且作为蓄电池的燃料，以酸性、碱性、熔融盐类作为电解质材料，常用的有固体氧化膜燃料点至、熔融碳酸盐燃料电池以及质子交换膜燃料电池等。太阳能蓄电池是直接将太阳能转化为电能装置，可以采用非晶硅、单晶硅以及多晶硅作为电池原料。

3、电动汽车电池发展趋势

随着电动汽车的发展，对于电动汽车电池的要求越来越高，其中高能量密度、高功率密度的电池将成为将来电动汽车电池的主要内容，其中法国与德国都已经开始了相关电池技术的研究。2012年的研究调查显示，锂离子电池的发展逐渐加快，市场份儿逐渐加大，而铅蓄电池、镍电池的使用份额则逐渐减小。为了满足低功耗、高容量的电池，需要促进锂电池的研究与发展，同时采用多种方式促进燃料电池的发展，提升电池的环境适应性与安全性，采用電池家电站等方式促进电池商业化发展。

4、结语

动力电池是电动汽车的核心技术，为了促进电动汽车的发展，需要合理选择电池，并且将混合动力作为发展的重要方向，当前的电池技术中锂离子电池具有多种优势，具有广泛的发展前景。

参考文献

[1] 谢先宇，王潘，安浩等，汽车用动力锂离子电池发展现状[J]，上海汽车，2010（1） ：21-25

[2]王俊喜，马骊歌，电动汽车是中国汽车未来的发展方向[J]，企业研究，2010，12：22