电动汽车锂电池的发展现状探讨

潘腾远

摘 要：近年来随着社会经济的不断发展，城市化进程的不断推进，能源匮乏的问题体现愈发明显，因此使用替代能源的新能源车便被开发出来并广泛投用，这是时代发展的大势所趋。使用锂电池的电动汽车，便是新能源车的其中一类。但是对于锂电池的实际应用，当前依然需要进一步展开分析，才能确保锂电池的实用价值得到体现，推动新能源的普及。

关键词：电动汽车；锂电池；发展现状

锂电池以往普遍用在小型电器上，但如今在新能源车当中，也得到了广泛的应用。作为替代能源，以锂电池为主要能源的电动汽车，具有很大的性能与环保优势，但是因电力驱动车在我国的应用研究并没有十分充分的经验，所以必须要对锂电池的应用发展进行进一步分析，推动技术改革。

1 锂电池的应用优势分析

传统的能源汽车，其动力来源均是不可再生的石化燃料，首先无法保证能源的持续供给，除此之外，石化能源的燃烧过程中，也必然会产生有害的物质，不仅会引发环境污染的问题，同时更可能对社会大众的身体健康产生影响。而作为新能源汽车的驱动能源。锂电池的普及当前自然也得到了广泛的重视。其质量对于新能源汽车的整体车况、运行的情况等有着不可忽视的重要影响。所以为了保证车辆更加安全稳定的运行，要对新能源汽车提出更高的配置要求，需要使用配置高比能量与高比功率，且可短时间内完成充放电过程的电池。不仅如此，要确保新能源汽车的广泛普及，还要合理控制电池的成本，因为需要在大众当中普及，应当将价格控制在普通大众可接受的范畴，以确保使用稳定性与寿命符合相关标准，体现出电池的性能优势。当前对于铅酸电池与镍氢电池，在其制造技术上，体现出较为成熟的特征，但是其实际性能却无法真正满足新能源汽车的实际功能要求，所以锂电池则体现出了无法替代的应用优势。鉴于锂电池的重量轻、空间占比小、方便取用，所以只用在新能源汽车上，也可以更加方便的完成搭载[1]。不仅如此，锂电池的电压约为普通镍氢类电池三倍，所以实际使用时间更长，并且能够循环使用，即便报废，也并不会引发环境污染等问题，安全性很高，不会出现自动放电。

2 锂离子电池的应用原理分析

2.1 锂离子电池的工作原理

要真正合理的运用锂电池，首先必须要了解到其运作的原理，锂电池即锂离子电池，其主要是指利用锂离子嵌入化合物为正极材料的电池类型。这类电池具备可充电、轻便可轻易拆卸的特征，所以应用优势很大。在实际的充放电过程中，其基本的电化学反应如下。电池在充电过程当中，正极的材料晶格当中会有锂离子不断脱出，并且借助电解质溶液与隔膜嵌入到到负极。放电时负极则会有锂离子不断脱出，通过电解质溶液和隔膜嵌入到正极材料晶格。因其充放电过程中，锂离子的流动往返于正负极之间，所以锂离子电池也可称作摇椅电池。明确其运作原理，才能确保锂离子电池得到更合理的应用。

2.2 锂离子电池的结构

锂离子电池的结构，决定着其特征，以及后续的使用成果。所以必须要对其构成事先进行了解，才能体现出其实际的应用优势。锂离子电池主要是由正负极材料、正负极集流体、电解液、隔板与安全阀等多个部分共同组成。其中电池的集流体是由金属构成的重要衔接部分，不但是正负极材料的载体，也连接外电路的核心部分，电气特性等效于一定阻值的纯电阻，符合欧姆定律要求。锰酸锂离子电池的正极物质是由锰酸锂为核心原料，镍钴锰锂离子电池的正极物质是由镍钴锰锂为核心原料。磷酸铁锂离子电池的正极物质是由磷酸铁锂为主要原料。在正极的活性物质当中，如果加入了粘合剂与导电剂等等。负极的活性物质，则主要是由机溶剂结合粘合剂与碳的混合物所构成，在铜基上涂覆这样的活性物质，便能构成负极。正负极材料都影响着电池的容量、电压等特性，都要参与电池的电化学反应。电解液一般是由不同性质的若干种溶剂混合起来，在电池当中起到传输正负极离子的作用，其对于电池整体的容量、循环能力、工作的温度范畴以及安全等都有一定影响。隔板是隔離正负极的主要部分，其普遍具备渗透性，另一方面其并不会阻碍离子，能够确保离子的顺利通过。除此之外，其能够有效避免因外部短路等问题所导致的过大电流对电池产生的影响，防止异常发热等现象的出现。安全阀主要负责维护系统的安全稳定，确保锂离子电池的使用更加安全，在出现异常时能够迅速切断[2]。

3 车用电池的发展

作为电动汽车的主要动力来源，电池是对于电动汽车形式所需能量进行存贮的关键装置。简而言之其在电动汽车上是有着重要影响的核心部分。特别是在纯电动的汽车上，作为其唯一的动力来源，蓄电池的重要性更是毋庸置疑的。就汽车所使用的动力电池实际分类来看，主要可分为物力电池、化学电池与生物电池三个类别。在这之中，化学电池是主要利用化学反应过程去达成发电目标的电池类型，依照其实际的性质主要可分成蓄电池、原电池、储备电池以及燃料电池。物理电池主要是利用热度、光源与吸附等物理效应去进行发电的电池类型。例如超级电容器、太阳能电池与飞轮电池等等。而生物电池则主要是指利用生物化学反应进行发电的电池类型。例如酶电池、微生物电池及生物太阳电池等等。当前已经得到普及的车用动力蓄电池主要包括传统的锂离子电池、镍镉电池、铅酸蓄电池、镍氢电池等等。而锂离子电池是在电动车当中当前最为常用的类型之一。超级电容器在物理电池当中是常用于混合动力汽车及纯电动汽车当中的电池类型。生物燃料应用于车量动力系统也有十分广阔的前景，这充分说明当前各类电池的应用都在不断得到优化发展，而锂电池在这之中是最为常用的电池类型之一。作为电动汽车的主要动力能源，锂电池在电动车上的使用，是有着重要价值的。要真正对电池的实际应用效果进行判断，必须要对电池的各项性能指标进行评定。电池的性能指标主要包括容量、电压、内阻、输出功率、使用寿命、能量功率、自放电率等等。当前在电动汽车内加以应用的动力电池，需要具备稳定性强、充放电效率高、使用成本低、安全性强等特征，才能得到更理想的应用成果。

4 锂离子电池的发展现状

就当前的實际发展现状来看，我国的第一代车用锂离子电池，主要是锰酸锂离子成分为主的电池类型，引起成本低廉，安全性强，所以应用十分广泛，但是其应用问题在于循环寿命周期短，在高温环境下，其整体循环寿命更会进一步缩短，高温环境下，锰离子会有溶出的现象。第二代主要是以已经申请专利的磷酸铁锂离子电池为主，这是锂离子电池后续的主要发展方向。鉴于铁、磷、锂等资源的储量丰富，而且原材料的价格低，充放电的特性理想，且工作电压适中，可迅速完成充电、循环利用的寿命也更长，在高温环境下，这种电池的运行状态也十分稳定，不仅有着理想的储能能力，并且并不存在毒害成分。为此目前有许多公司，都在针对锂离子电池不断进行开发研究，开发新的电池种类，优化电池的功能，以确保电池的应用成果更加理想。例如由NEC与富士重工共同开发的廉价锰酸锂电池，便是广泛应用的电池类型之一。其具有安全性强、成本低廉的特点，在车载环境下，其寿命可延长12年，可支持电动汽车形式10万公里，相对于纯电动汽车，依靠锂电池支撑的电动汽车，其整车的寿命是不相上下的，而且具备节能的特点。在2008年5月，日本三洋电机宣布向开始德国的大众集团供应混合动力汽车专用的锂离子充电电池系统。我国也已经在锂离子电池的研究上有了可喜的成果，随着研究水平的不断提升，我国的锂电池已经有多项指标均已高出了高级电池的基准，满足了以往所订立的长期目标，以及对于电池性能的指标要求，就当前的实际发展趋势来看，锂离子电池的研发，已经满足了我国电动汽车用动力电池的优化目标。但是依然存在诸多问题需要得到进一步优化，例如如何进一步降低制造成本，提升电池性能，延长使用寿命，并且保护电池的电路运行稳定性等等。通过不断的研究，才能开发出性能更加出众的电池，得到更广泛的应用[3]。

5 结语

近年来随着社会发展的不断加快，社会机动车持有率越来越高，社会大众对于车辆性能的要求也越来越高。特别是为了满足环保需求，新能源汽车的普及范围越来越广，而锂电池则是电动汽车的主要驱动能源。为此以上深入思考了电动汽车锂电池技术发展，以此推动技术改革。

参考文献：

[1]孙川，褚端峰，李海波，王建宇.一种改进的电动汽车锂电池RC滞后模型及其应用[J/OL].汽车技术：1-6[2018-12-17].

[2]王灿烨，刘庚辛，王鑫泉，符兴锋.基于主动均衡策略的电动汽车用锂电池管理系统设计研究[J].汽车技术，2018（06）：5-10.

[3]徐志龙，田玉冬，李静红，吴永胜，黄俊.电动汽车动力电池的发展与温度管理现状[J].汽车电器，2018（03）：1-3.