探讨电动汽车电池的现状及发展趋势

张钰+赵传海

摘要：电动汽车电池不仅是电动汽车发展的核心力量，同时也是电力工业与汽车行业合作的纽带。文章主要通过介绍三种类型的电动汽车电池的应用现状，这三种电池分别是铅酸电池、锂离子电池以及镍氢电池，然后对这些电池在电动汽车中应用的前景以及未来的发展趋势进行分析。

关键词：电动汽车；电池；现状；发展趋势

0 引言

随着能源使用量的增加，石油能源作为不可再生能源在我国的储存量不断减少，面临着严峻的能源枯竭现象，为了进一步实现可持续发展的目标，需要研发新型能源来取代传统能源的使用。电动汽车的发展就是人们为实现能源节约而研制的一种交通工具，电动汽车的使用不仅能够减少石油的使用量，同时还能够实现保护环境的目的。因此，电动汽车技术在研究中获得了极大的发展，并且得到人们的普遍关注，尤其是电动汽车电池的研究对社会发展至关重要。

1 电动汽车电池的现状

1.1 电动汽车电池使用的优势分析

与传统的燃油汽车相比，电动汽车有着较大的发展优势，其主要优势体现在以下几个方面，首先，电动汽车的使用符合环境保护的基本理念和要求。由于电动汽车使用的是蓄电池，避免了汽车运行中尾气的排放，不仅安全而且使用便捷性较高，不会对环境产生任何污染。传统的汽车在使用过程中会排放大量的汽车尾气，对环境的污染较为严重。由此可见，电动汽车的发展与现在的低碳生活理念是密切相关的。其次，电动汽车的使用实现了能源的节约，电动汽车在使用之后能够回收利用，不仅不会造成资源的浪费，同时还能够提高能源的使用效率，对新能源技术的开发有很大的帮助。与燃油汽车相比较，电动汽车驾驶更加方便，省时省力，具有较高的使用寿命。这些都是电动汽车与传统汽车相对比的优势所在，也是实现社会经济可持续发展的重要表现。

1.2 常见电池的应用现状分析

1.2.1 铅酸电池的应用现状分析

铅酸蓄电池是以氧化铅为正极板、海绵铅为负极板的一种电池，该电池主要是利用硫酸水溶液作为电解液。两个极板上的活性物质和电解液发生反应的情况下就能够实现电池的充电。这种电池在电动汽车领域中的应用最为广泛。铅酸蓄电池的应用具有成熟的技术，可以被大批量的生产，但是在我国的应用仅仅限制在旅游观光车以及短距离行使的电动车当中。电动汽车领域应用的新一代铅酸蓄电池不需要进行维护，并且可以实现循环式使用。但是这种电池依旧有其自身的缺陷，电池的比能量和比功率都比较低，造成这种缺陷的主要原因在于金属铅的密度相对较大，会导致电池的寿命逐渐缩短。作为未来电动汽车使用电池的研究重点，首先应该解决铅酸电池比能量低的问题。

1.2.2 锂离子电池的应用现状分析

锂离子电池的构成主要包括部分的内容，分别是石墨阳极，锂离子金属氧化物构成的阴极以及电解溶液。以碳为阳极的锂离子电池是一种最为常见的电池，这种电池不仅体型轻巧结实，并且具有较大的比能量。下表为锂离子电池性电动汽车中的应用情况。

与其他的电池相比较，锂离子电池具有较高的工作电压以及比能量。此外，锂离子电池的体积较小，质量比较轻，电池的循环寿命长，无记忆效应并且污染也比较小。由于该电池具有较多的电级组合，因此这种电池的单个性能指标的数值范围跨度较大。目前电动汽车中应用的锂离子电池都是磷酸铁锂电池，这种原料的电池具有较强的热稳定性，能够保障电池使用的安全，并且电池的价格也比较便宜。但是在所有的锂离子电池当中，磷酸锂的比能量相对较低，并且其比功率以及运行电压也不及一般的锂离子电池，在大型纯电动车的应用方面不具有优势。

1.2.3 镍氢电池的应用现状分析

镍氢电池是一种碱性电池，在电动车领域中的应用最具有竞争力。与镍镉电池相比较，镍氢电池在使用过程中对环境的污染小，比能量也比较高。镍氢电池的阳极是氢氧化镍，阴极主要由多种合金成分组成，镍氢电池在电动车领域中的应用现状见表二：

与前面的铅酸电池相比较，镍氢电池在能量以及体积等方面有所提升，同时镍氢电池的比功率也比较高。但是镍氢电池在电动车领域中的应用受到一定的限制，主要在于这种电池在受到低温影响的情况下它的容量就会逐渐减少，在受到高温影响的情况下电池的耐受性就会减弱，不仅如此，镍氢电池的价格也是影响其应用广泛性的主要因素，镍氢电池使用的原材料基本上都是金属镍，这种金属材料的价格比较昂贵，因此，使用镍氢电池的成本比较高。与铅酸电池相对较，镍氢电池能够储存更多的能量，但是过度放电会对电池造成永久性的伤害，在使用过程中必须将其荷电状态限制在一定的范围内，这样也会使得大部分的电池储量得不到有效的应用。

2 电动汽车电池的发展趋势

2.1 常见电池的发展趋势分析

铅酸电池、镍氢电池以及锂离子电池是三种常见的电动车电池，随着电动车电池的研究和发展，这些电池将会突破原有的发展限制，向着更加实用的方向发展。

铅酸电池作为一种动力能源在短途公共汽车以及观光车上被广泛的使用，但是这种电池的比能量以及循环次数会受到限制。未来发展过程中，铅酸电池将会向着超级电容量的方向发展，成为一种具有双电层电容器的高比功率电池，电池使用的寿命也会逐渐增强，在市场上的竞争力将会增大。

镍氢电池的比能量以及比功率虽然都比较大，但是这种电池对金属镍和金属钴的使用量较大，制造成本较高，这种电池目前被大量的应用于混合动力车当中。随着锂离子电池的生产和使用，这种电池在电动汽车领域中的应用数量将会逐渐减少并且推出电动汽车行业的适用范围。

锂离子电池是目前市场上电池使用性能最好的能源，同等质量的锂离子电池所含的能量基本上能够占据铅酸电池能量的5倍左右，同时也是镍氢电池能量的3倍。但是锂离子电池的价格以及电池的功率是影响其利用率的主要因素。为了使用中可以利用太阳能从海水中提取大量的锂材料，锂离子具有循环使用的效果，能够在使用过程中有效的解决原材料的需求问题。

2.2 新电池技术的发展

随着电动车电池的研究和发展，未来电动车电池使用中将会出现锂聚合物电池，这种电池一定程度上提高了锂离子电池的稳定性和使用效率，此外，还会出现高能量、低成本并且具有较强环保性的锂硫电池，并且会出现一种工作温差范围较大的固态锂空气电池。这些新型电池技术的出现虽然能够解决现有电池使用中的一些问题，但是要想解决内燃机以及化学电池之间的众多问题，需要将这种新型的电池与其他的辅助性方法现结合使用。

3 结束语：

汽车作为世界上主要的交通工具，在交通运输行业当中有着非常重要的意义。但是随着汽车数量的增加，燃油量也逐渐增长，对能源造成严重的消耗，同时也对当前的环境造成了很大的污染，节能减排成为众多人的呼声。电动汽车的发明和使用对于我国实现节能减排的目标有很大的帮助。为了维持电动汽车的长期发展，需要研究实用性较强的电池，从而为电动汽车的运行提供能量支撑。

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