新能源汽车锂电池及其技术发展探讨

黄文新

摘 要：锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长等优点已成为动力电池的主流选择，然而，锂离子电池在使用过程中会面临热失控安全问题，严重影响其性能、寿命和安全，成为其推广发展的主要技术瓶颈。本文对新能源汽车锂电池及其技术发展进行分析，以供参考。

关键词：新能源汽车;锂电池;技术发展

引言：新能源汽车是未来的产业发展大势所趋，但是目前电池技术的安全性、可靠性、稳定性不足以及产品循环寿命不长等问题制约了产业的发展，不仅面临冬季电池续航问题无法解决的困境，而且还存在新能源汽车自燃事故频发的问题。公众对新能源汽车的质疑并不是没有理由的，要解决这些问题，根本上就要在新能源电池技术上实现突破。

1新能源汽车锂电池原理

锂离子和一般的化学能源不同，锂电池在充电的时候主要是通过嵌入电池来完成，放电的时候通过脱嵌电池来完成。电池充电就是把锂离子从正极中脱出来，经过电解液的帮助穿过隔膜进入到负极材料中;电池放电就是把锂离子从负极中脱出来，经过电解质的帮助穿过隔膜回到正极。

2新能源汽车锂电池管理系统的主要功能包括

（1）通过测量了解锂电池的各个信息参数;（2）建立电池管理系统的通信总线，实现数据之间的交换;（3）通过锂电池管理系统的帮助来对新能源汽车进行故障诊断和检测;（4）为了更好的保证新能源汽车能够正常使用，新能源汽车锂电池管理系统里面还有一些管理控制功能，主要包括：电池均衡、热管理、控制信号的输送等。

3新能源汽车锂电池管理系统的特点

在新能源汽车里面连接车载动力电池和新能源汽车的重要纽带就是锂电池管理系统。锂电池管理系统主要的任务就是检测电池的使用状态，分析电池参数，控制电池充电和放电。因为二次电池里面有很多的缺点在使用的时候经常会出现寿命短等情况，要想真正的发挥好电池的性能就需要电池管理系统的帮助。电池管理系统能够有效的控制电池，帮助电池提高电池的利用率，增加电池的寿命。

4新能源汽车动力锂离子电池的配套使用情况

根据数据统计，2016年我国新能源汽车动力电池配套总量超过198亿Wh，其中纯电动车型动力电池配套量为184亿Wh，插电式混动车型动力电池配套量为14亿Wh。数据表明，实际配套量与市场需求仍存在一定差距，由此可见，动力锂离子电池市场需求前景广阔。从动力电池体系看，磷酸铁锂电池由于本身性能较稳定、安全系数较高且可循环充电次数多，仍然是目前市场上新能源汽车动力电池的首选，配套量占比超过65%;三元材料电池配套量接近30%。

5锂电池在新能源汽车中的应用现状

5.1锂电池正极材料有待研发

锂电池的正极材料目前来说多为磷酸铁锂、锰酸锂等物质，其中磷酸铁锂是最为常见的正极材料，相对于其他可用的正极材料而言，磷酸铁锂具有高安全性，更容易获得，具有较低的成本，所做成的锂电池材料具有更长的寿命。正是如此的优势，使得锂电池成为我国新能源汽车的主要动力源。在新能源开发方面我国起步较晚，虽然如今具有高产的新能源，但没有实际成熟的技术，很多新技术以及新材料的来源都是来自于国外，从这一方面而言，加大了制造成本。同时没有自主开发技术也是极大的阻碍了我国新能源汽车的进一步发展，正极材料的优化和开发是我国当前的一大难题。

5.2商业模式在探索中不断创新

新能源汽车的发展还需要政府做出提倡，出台有益于新能源汽车发展的政策，这样才能使得新能源汽车的发展面越来越大，政府能够为新能源汽车推广搭建良好平台。新能源是新能源汽车发展的主要推动力，与之相关的一些企业都能够从中获得较大的利润，对于利润的获取方式需要政府干预，否则对新能源的发展可能会取得适得其反的效果，找到阻碍新能源创新、发展的關键点，从而为新能源汽车企业找到更好的商业模式。

5.3续航问题

新能源汽车普遍续航时间短，更换成本高，寿命周期短，业界有关于新能源汽车电池的三大终极问题始终没有解决，电池能用多久，更换一次要多少钱，更换一次能用多久，本质上续航问题也反映了新能源汽车电池的质量问题。同时，如何回收处理锂电池，延长电池的寿命，确保环保利用也是一个根本问题。电池本身重量过大也是一个严重问题，比如特斯拉汽车的电池重达数百公斤，这部分重量在行驶过程中也是作为负载来消耗电量的。

6促进新能源汽车锂电池技术应用的有效措施

6.1提高创新能力，发展先进技术

新能源汽车的发展离不开对锂电池技术的创新，创新始终是引导技术进步的第一动力，未来的生活中，科研人员需要将注意力更多的放在新材料上，对于目前存在的锂电池问题进行大胆尝试的解决。例如，对于锂电池中的部分材料进行更换、融入太阳能技术提高锂电池的充电速率。除此之外，对于国外的锂电池发展理念以及发展技术都需要时刻关注，扩充自身的知识范围，为国内技术的发展打下良好的基础。

6.2加大铝箔在锂电池之中的应用

根据相关的实验数据表明，铝箔在加入锂电池之中后，电池的整体性能都得到一定的提升，通过对照组发现，加入铝箔的锂电池对电池极化有一定的抑制作用，同时也能减少一定的热量，更降低了循环过程动态化内阻增幅。除此之外，对于锂电池的使用期限，对活性物质及集流体粘附力都有一定提升，也降低了极片的制作成本。铝箔对锂电池的性能有提升的主要原因在于，铝箔材料增加了活性表面以及导电材料的接触面积，从而使得锂电池的性能得到提升。

6.3续航技术创新

为了提升电池的续航能力，不仅要增加电池数量和密度，实现汽车的轻量化设计，升级汽车的驱动系统，完善能量回收装置，将多余的热能和机械能转化为电能，更要加强技术突破。提高太阳能电池的利用率，加大太阳能电池板的安全设计，做好冬季电池的保暖工作，比如加装保温装置，提升电池模块化设计水平，提升电池活性。

7发展趋势

中国新能源汽车已形成了较为完善的研发体系和产业体系，新能源汽车推广应用数量居世界前列。面向未来，要加快新能源汽车技术研发及产业化，实施动力电池升级工程，加大新能源汽车推广应用力度。预计到2020年，新能源汽车年产销达到200万辆，到2025年，新能源汽车占汽车产销20%以上，同时对锂离子电池的市场需求也空前高涨。国内电池企业纷纷瞄准欧洲新能源汽车市场，宁德时代、比亚迪等早年已在欧洲建立电池工厂，三星SDI斥巨资扩建位于匈牙利的动力电池工厂，建成后电池年产量将满足5万辆电动车的配置需求。面对庞大的市场需求，我国锂离子电池企业要加快实现锂离子电池的智能制造，保证锂离子电池制造的安全、质量、一致性和可追溯性，从而增强自主品牌的市场竞争力，赢得市场。

结束语：综上所述，电池技术决定了新能源汽车的命运，如何解决新能源汽车的“心脏”———电池技术问题是根本和关键，因此要从电池的单体、模块、电池包、电-热管理以及结构布置、应急防护等方面综合考虑，提升材料的稳定性、性能以及能量密度。

参考文献：

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