一项关于新能源汽车电池的调查研究

朱瑞依　沙铭洋　生汉森

摘 要 在常规能源短缺、环境污染的今天，新能源汽车逐步占据汽车市场。本文主要围绕汽车电池这一核心问题进行调查，以普及新能源汽车知识并了解其进一步发展的方向。

关键词 新能源汽车 电池 调查

1研究背景与目的

新能源汽车，是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。在常规能源短缺、环境污染的今天，新能源汽车具有燃油汽车无法企及的优势，以其能源新、污染轻的优势获得国家政策的大力支持，销量逐年上升。国家计划在2030年全部停止燃油汽车的销售，使新能源汽车完全占据汽车市场。

电池是新能源汽车的能量来源。为探究新能源汽车电池的发展现状能否支撑其完全替代燃油汽车占据汽车市场以及新能源汽车电池未来的发展方向，课题组成员针对新能源汽车的电池展开了调查。

2研究过程

2.1查阅资料

小组成员分别通过互联网和有关书籍查阅了相关资料。我们了解到，新能源汽车主要包括纯电动车、油电混合动力车、插电式混合动力车、增程式电动车、氢燃料电池车五大种类；新能源汽车的发展共分为两个阶段：第一阶段是以混合动力汽车为主，燃料电池车等新能源汽车为辅的发展方向，开拓新能源汽车市场；第二阶段是在纯电动汽车技术成熟的基础上，纯电动汽车逐步替代混合动力及燃料电池汽车以至于完全占据新能源汽车市场，实现零排放的阶段。而无论哪一种新能源汽车，都离不开电池。主要电池类型及特点如下：

三元锂电池：比能量大，需多节串联，因而放热量大，导致升温易爆，对散热的要求高，每节电池都要有保险装置，散热零件增加了成本。

磷酸铁锂电池：热稳定性佳，但比能量较低。

镍氢电池：一般用于混动车型，对充放电时间要求高，过度充放电都易导致电量衰竭，寿命减少。

氢燃料电池 ：能量转换效率高，零污染，寿命长，但成本高昂，运输安全性低。电池充电需要充电桩，相当于燃油汽车的加油站。

2.2研究思路

成员根据搜集到的资料进行了小组讨论，决定从现有类型、续航、安全性、成本及性價比、电池寿命、关于充电、改进方向等几个方面研究新能源汽车的电池。 同时，也确定了电话采访（比亚迪客服电话）、实地考察（青岛开发区北汽新能源汽车销售处）和问卷调查等调查方式。

2.3调查结果

电话采访和实地考察采访的结果整理如下：

北汽新能源全部是纯电动新能源汽车；该品牌新能源汽车的电池类型为三元锂电池；锂电池没有漏电一说，但在暴雨中长时间泡水也会报废，使车无法正常行驶，燃油汽车也一样；快充是通过充电桩充电，电流大，充满大概需要两小时；慢充充满需六小时左右，用家庭电压220V即可。充电桩的数量相对于加油站较少是因为现在新能源汽车的数量尚未超过燃油汽车，随着其发展，配套设施也会跟进；充电过程的安全性可以保证。发生这些安全问题的概率很小，汽车都是要经过安全检测才上市的；北汽新能源汽车的续航里程都在150公里以上，最多有400公里，价位越高的车续航里程越长，不必担心长途问题，况且现在的服务区都配备有充电桩；虽然现阶段新能源汽车最高时速比不上燃油汽车，给我们的感觉也是开起来比较慢，但其实一般的新能源汽车最高时速有180迈，可以跑高速，未来肯定会提速；虽然新能源汽车本身较贵，但其充电的费用比加油要便宜；电池的寿命一般五到十年左右，虽然寿命短，需要换车，但车主充电相对于燃油汽车加油省下来的费用，也足够购置半台车的了；未来新能源汽车电池的发展方向是提高续航，延长寿命。

我们设计了调查问卷，请山东科技大学交通学院的教授进行了解答：

Q1：现在，新能源汽车日渐火爆，市面上也存在油电混合动力汽车，它是否是由燃油汽车向纯电动汽车的过渡态？未来随着科技的发展，纯电动汽车续航能力的提高和充电桩等配套设施的完善，燃油汽车及油电混合动力车是否会被完全替代，未来电池能否支撑整个汽车产业，该做如何改进？

A1：油电混合动力电动汽车可以说是一种过渡，因能源、环保压力，汽车碳排放法规标准、汽车尾气排放法规标准要求日益严格，发展新能源汽车已成为必然，但由于电池瓶颈、充电基础设施建设等制约，新能源汽车安全性、可靠性有待提高，电池寿命低、成本高、能量密度低、充电时间长（快充会影响电池寿命）、低温充放电性能不好等问题需要进一步解决，纯电动汽车的发展还需要一定的发展与成熟期。在很长一段时期内燃油汽车还不可能被纯电动汽车完全取代。例如：乘用车将以纯电动、插电混合动力、燃料电池电动汽车为主，重型载货汽车将以柴油、天然气、混合动力等为主。

Q2：新能源汽车为何造价高昂，未来有什么办法降低造价？

A2：目前新能源汽车造价高的主要原因是：电池、驱动电机系统、大功率电力电子器件成本高，产量小等。新材料、新技术应用、大批量生产都可以降低造价。

Q3：将来有什么办法减少电动新能源汽车的充电时间、提高续航能力？

A3：加强新材料、新技术应用，提高现有电池的能量密度和充放电性能，开发新型电池，开发智能电池管理系统及充放电管理系统，加强充电基础设施建设，特别是加强储能电站的建设，关键还是提高电池的性能。

Q4：电动新能源汽车存在电池短路断路，（下转第298页）（上接第284页）或是进水引起发热燃烧等安全隐患，将来该如何改进？

A4：加强电池系统的安全、绝缘、密封、热管理系统设计等，从电路和电池包封装等方面采取一些安全保护措施。

Q5：新能源电池的比能量高吗？

A5：新能源汽车电池的比能量还不够高，与汽、柴油的比能量相比，差距还比较大。随着新材料、新技术的应用，传统电池（如三元锂离子电池）、新型电池等的开发应用，电池的比能量在不断提高。

Q6：电动新能源汽车的电池类型主要有哪些，各自的特点？

A6：目前主要有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等大类，在此基础上还可以细分，具体类型、特点及应用在网上都可以查到，不再一一叙述。

Q7：各类新能源汽车在目前在我国汽车市场上所占的比重大约为？

A7：新能源汽车还在初步发展阶段，产销量还比较小，目前高速纯电动汽车产量大的国内企业有北汽、比亚迪、江淮等。低速纯电动汽车产量相对较大，產量大的省份有：山东、河北、江苏、浙江等省份，插电式混合动力电动汽车主要以国外品牌为主（如丰田），极少量燃料电池汽车（主要是公交客车）处于试运行阶段。总体来讲，各类新能源汽车在我国汽车市场上占的比重还比较小。

Q8：随着技术进步，未来还有可能研发利用哪些新能源发电的汽车？

A8：随着技术的进步，未来氢燃料电池汽车会有较大发展，氢气的来源很广，如可通过可燃冰、甲烷分解、光催化电解水等制氢。可燃冰发电、光伏发电、光热发电、风能发电、海水潮汐能、温差发电等新能源和清洁能源发电。

3研究特色及成果意义

新能源汽车的发展能够助力缓解如今环境污染、能源枯竭的状况，正处于蓬勃发展阶段。小组成员紧跟时代步伐，结合所学知识，学以致用，从其核心组成部分之一——电池入手，探究其特性。成员们将理论与实践相结合，前期查阅大量资料作为理论基础；后期通过采访、考察等方式与专业人士进行交流，进一步感知新能源汽车电池的相关知识。

在此次调查研究活动中，我们知道了新能源汽车电池的主要种类及其各自特点；新能源汽车电池的安全性可以得到保证；续航、最高时速和充电设施等方面虽然还不完善，但足以为人们的日常出行服务；但其仍存在成本高、寿命短等问题，目前尚无法完全替代其他汽车，占据汽车市场。

但是，新能源汽车产业受到政府大力支持，研发人员们也正在努力。我们认为，研发应向着能量密度更高、安全性更强、来源更广、成本更低、寿命更长、充电更方便的新能源电池，和续航里程更长、最高时速更大、性价比更高的新能源汽车进行，开发新材料和新能源。这需要科学家们的努力，也需要我们新一代的努力，助力未来新能源汽车产业更上一层楼，助力环境改善，缓解石油资源短缺。

综上，我们认为，新能源汽车具备完全占据汽车市场的潜力，但是需要时间来成长。

（指导教师：田芳）