探究电动汽车用锂电池的现状及其发展趋势

刘丹

摘要：当前锂离子电池已经成为了电动汽车最主要的动力来源。而锂离子电池也经历了三个时期的发展。目前正负极材料正逐渐的向更高克容量发展，其安全性也逐渐的成熟起来，并且得到了完善。为此我们应该针对锂电池在电动汽车方面的发展现状展开探究，并且积极地探寻锂电池在未来发展的前景，从而顺应市场发展需求找到更加适合电动汽车电池发展和技术开发的新路径。

关键词：电动汽车;锂电池;发展趋势

0  引言

在汽车涉及到的三大核心技术中心，电池、点机还有电控中，可以说电池技术还有与之配套的相关的设施是人们普遍关心的问题。无论是对于已经使用了将近一个世纪的铅酸电池还是目前人们普遍关注的锂离子电池，作为研究者一直在探索其最佳的应用方式和最佳的性能。积极地进行学习，争取发展新的技术，研发各种新的素材，制作各种新型的锂电池。因此未来高性能的锂电池也将会被我们开发出来。本文将针对调动汽车用锂电池的现状和未来的发展趋势进行探究。

1  电动汽车用锂电池的现状分析

1837年世界上的第一辆使用电池作为动力源的汽车问世，在1996年的时候美国通用公式开始采用铅酸电池技术创造了第一代的电动汽车，在1999年又创造出了第二代汽车。到了2006年锂离子电池得到了飞速的发展，汽车的安全性得到了一定的提升。所以使得这类电池广泛的应用到了纯电动和混合动力汽车当中。在2007年插电的缓和动力车问世，这一汽车依靠内燃机化石燃料提供一定的能量，借助电网中的电能。我国在2012年的时候生产的新的汽车中也有20%是节能和新能源汽车，随着不断地发展我们可以明显的看到汽车电池的种类越来越多样化。从当前调动汽车发展的一个历史我们分析，日本可以说是世界上研发和推进电动汽车的最早的国家。日本开拓市场的主要动力就是混合动力汽车，另外美国的特斯拉电动汽车公司也借鉴了日本之前的一些经验，上市了以锂离子电池作为基础的电动汽车。目前欧洲国家受到了柴油污染，并且日益的严重，因此很多国家也都将目光转向了电动汽车。我国的电动汽车的研发是在本世纪初期，在2008年的时候我国受到了各个政府的支持，市场日益的活跃起来，各种潜能也得到了一定的释放。近些年来，我国的很多汽车公司也都在积极地推出一些新型的电动汽车。比如比亚迪公司先后研发的秦、宋等系列的油电混动汽车。还有比亚迪和丰田在2019年合资成立的电动研发公式。另外像是百度这样的互联网公司也加入到了新能源汽车的开发研发领域，也努力打造属于自己的品牌。而这种电动汽车主要是借助锂电池作为基础的，所以锂电池的发展和电动汽车有着密切的联系。因此电动汽车能够走多远在很大程度上受到了锂电池的影响。目前我国发展锂电池的公司将近百家，但是存在着自动化程度低这样的问题，使得生产效率普遍较低，生产出来的产品质量较差，运营方面的信息传递的不够及时。当然这也成为了目前我国电动汽车发展中遇到的主要的问题，影响到了锂电池的发展，也限制了电动汽车的发展。目前我国已经形成了一个完整的借助锂离子电池动力的电池产业链，为电动汽车的发展奠定了一定的基础条件。而且目前我国也已经研发了多元素聚合的锂离子电池，这些产品能够广泛的应用到客车、轿车甚至军事用车领域。目前我国电动汽车的产品技术基本和国际保持了同样的水平，另外在一些领域还有着自己的优势。

1.1 电池管理系统发展情况  电池的管理系统可以说是电池和用户之间的一个纽带，通过电池的管理能够进一步提升电池的使用效率和寿命，降低一定的成本，提高电池组的可靠性。一开始的锂电池管理系统一般只拥有检测电池电压还有温度和电流这些简单的功能。但是随着电动汽车的发展，对于电池管理也提出了新的要求。因此锂电池管理系统也变得更加的强大起来。其中包含了电池组外部的参数可以实施检测，电池的状况可以进行判断，同时可以对剩余的电量进行估计，还能够控制电池组充电和放电情况，保持电池电量的均衡等等。而且目前关于电池组外部的参数监控也逐渐的趋于成熟。目前电池管理系统具备的一些功能如表1。

1.2 我国电动汽车锂电池产业化现状

目前国内专门研究调动汽车锂电池的公司已经有多家。并且目前也已经研制出了适合电动汽车还有油电混动汽车的高性能和高功率的锂电池，同时已经形成了一定的产业规模。通过调查我们发现，目前我国的动力电池锂电厂已经超过了二百家，但是真正的在进行高端锂电领域的厂家基本集中在了广东地区。因此我们也可以看出我国锂电池产业的生产能力还需要进一步的提升。

1.3 我国电动汽车锂电池应用技术问题  目前很多电动汽车的锂电池还是停留在了一些传统的产品上面，但是伴随着技术的发展和生产成本的控制，锂电池质轻、续航里程长还有能量密度和输出功率高等等优点都逐渐的被我们认识，所以锂电池也肯定会成为调动汽车动力电池发展的一个趋势。但是目前锂电池在应用的过程中还是存在着一些技术上面的问题。一方面是锂电池成组之后存在着一致性的问题，尤其是使用一段时间后电池的一致性。还有就是一些动力锂电池还是存在着低温性差的情况。在锂电池的开发中应用到一些高端的材料和设备时，比如涂布机还是需要进口。一些锂电池产品缺少标准化和系列化，也没有一个统一的测评标准。同时对于电动汽车而言它的充电系统还需要进行改造。最后就是这些电池一个回收和利用的问题。目前一些电动车的锂电池应用还处于试用阶段，限量生产，所以在短期内存在着一定的风险。

2  电动汽车的优势分析

电动汽车和传统的燃油汽车相比存在着一定的优势。一方面调动汽车更有助于环境的保护。因为电动汽车使用的是电池动力，所以少去了尾气的排放，因此也不会对环境造成一定的污染。目前全球的环境问题日益的厌倦，电动汽车的应用更符合了节能减排的需求，也成为了能源发展一个新的方向。其次电动汽车的广泛应用可以在一定程度上节约能源。电动汽车的能量是可以回收再利用的。比如在制动状态下就可以将能量的百分之四十进行回收，进而提升了能源的可利用率。同时电动汽车在结构的布置上面比较的紧凑和轻巧，蓄电池的体积相对较小而且也可以分散的进行放置，所以会比发动机的布置更加的紧凑。同时电动汽车在驾驶方面更加的方便和轻松，起动相对比较的容易。最后就是电动汽车的制造成本相对较低，使用寿命相对较高。鉴于电动汽车诸多的优势，我们有必要進一步的研发电动汽车，普及电动汽车的使用率，因此我们需要进一步探究为电动汽车提供动力源的锂电池未来的发展趋势。

3  电动汽车电池发展趋势

3.1 铅酸电池  铅酸电池主要应用在了叉车中还有观光车和公共汽车。铅酸电池价格比较的便宜，但是不能够很好的实现循环利用，循环利用有着一定的次数限制。

3.2 镍氢电池  在混合动力车中主要应用的就是镍氢电池，镍氢电池的能量相对较高，功率也比较的大。但是镍氢电池的成本较高，镍钻金属这种物质相对是比较短缺的，而且价格也在不断地提升。使得镍钻的价格和它的生产量呈现出了一个正相关的关系。

3.3 锂离子电池  锂离子电池得到了广泛的应用。它的性能非常好，它的性能甚至高出了其他电池的两倍到六倍。但是锂离子电池也有一定的缺点。首先在价格上面比较的昂贵，另外功率比较大，所以也在一定程度上降低了电池的安全性。

3.4 新电池技术  锂聚合物电池的出现在一定程度上提升了锂离子电池的效率和稳定性。锂硫电池具有着较高的能量，成本较低，而且有着很好的环保型。还有固态锂空气电池也有着较高的能量，而且比较的稳定，可以工作的范围相对较大。这些新的电池技术能够在一定程度上解决内燃机和化学电池之间存在的几乎所有问题。

4  电动汽车用锂电池的发展趋势

我国可以说是电动汽车锂电池生产和消费的大国，在全球的电池市场中都占据着重要的位置。锂电池的开发不仅仅推动我国电动汽车行业的发展，同时也为产业的发展和转变做了铺垫。

4.1 电池制造方式逐渐智能化  目前人工智能技術和大数据得到了飞速的发展，使得很多领域都发生了一定的转变。所以电动汽车在各个零件的制造上面也逐渐的趋于智能化。比如电池从开发到测试再到后面的生产和销售，其中形成的各种信息都会借助大数据技术进行储存和分析，通过分析的结果我们可以进一步了解其中存在的关系，从而创造出更大的价值。智能化的应用实现了制造业的真正变革，很多的机械生产代替了人力，使得厂的规模得到了质的改变。大大的降低了人工成本，同时还避免了一些人工的失误率，为公司可以创造出更多的利润。另外智能化的应用能够让整个电池系统从开发到测试到后面的生产还有售后都能够实现数据的监控和梳理，从而确保了电动汽车锂电池的稳定性和可靠性。

4.2 成本降低方式逐渐规模化  减少电池的制造成本是我们需要探索的又一个重要的课题，电池制造的费用主要包含三个方面的内容。一个是通过电池技术革新实现的电池系统化，还有就是提高电池的寿命，节省一定的费用。为此我们需要改变电池的生产系统，实现大规模的生产，这样可以在一定程度上发展规模经济，降低单位产品生产的成本。另外就是需要考虑到资源回收的战略。目前调动汽车锂电池的回收还不够规范，没有形成一个产业链，技术的研发不充分，使得回收系统开发受到了一定的限制。所以在电池回收方面可以利用和借鉴回收铅酸电池的相关相关经验。

4.3 商业发展模式要合作化  技术的发展要能够有一个规范的生产链还有资金上面的支持，因此多方合作成为了目前产业发展一个重要的趋势。为此电动汽车电池的生产也可以考虑合作的模式，可以对一些小微企业进行扶持，可以让不同的制造公司承担不同的电池生产，最后进行一定的组合测试。提升生产的效率，适当的降低一定的风险。另外多个公司参与到生产中，能够有效地调动各个公司的积极性，充分的发挥出各个公司的能力。因此公司之间需要树立起合作的意识，改变传统的生产和经营理念，以更好的电动汽车发展大势机会来面对机遇和挑战。

5  结束语

理想的电动汽车电池的特点有：快速充电和深度放电的能力，轻便、能量密度高，使用寿命长，续航里程长，安全性能高，可回收性好，价格低廉，购买渠道丰富，节约能源等等，为此我们应该针对未来电动汽车锂电池发展的趋势进行探究，从这几个方面入手，切实提升电池的整体质量，推进电动汽车发展。

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