对新能源汽车动力电池关键技术的探讨

刘锦堂

摘 要：科学技术的快速发展为汽车行业带来了诸多变化与挑战，最为关键的是在能源动力方面的改变，电池技术的多样化为汽车发展带来不同的经济效益，因此，本文对新能源汽车动力电池关键技术进行了探讨，希望对关注此话题的人有所帮助。

关键词：新能源洗车 动力电池 锂离子电池 铅酸电池

引 言

新能源汽车是指采用非常规的燃料作为汽车的动力源，通过电池的动力为汽车提供动能，但随着科学技术的进步，电池的种类越来越多样化，现代人们的生活需求以及生活水平为新能源汽车的驱动水平提出了较高的要求。

1新能源汽车动力电池的研究现状

现阶段动力电池的设计应用只要要求其具有一定的动力性、经济性以及效益性。在动力性能方面，现阶段的锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池以及镍镉电池等类型，都具有一定的电压、比功率、比能量和循环次数的性能对比，其中锂离子电池的额定电压较高，各项功能的比例也较高，其输出的能量较大，动力较强，对于新能源汽车来说在动力性能的开发利用上更具有高效性。在动力电池的经济性能方面，镍氢电池为300美元/kWh，锂离子电池的几个为170美元/kWh，镍镉电池为150美元/kWh，铅酸电池为90美元/kWh，综合各项电池的动力性能与经济性能来看，锂离子电池的动力性能较高，能够为新能源汽车提供足够的动力行驶一定的里程，且其价格在各项电池种类中属于中等水平，由此锂离子电池对于现阶段的新能源动力汽车来说经济效益更高[1]。

另外，污染方面是当前新能源动力电池研究的重要思考部分，污染方面的问题也受到了国家、研究人员以及社会民众的广泛关注，电能浪费的事实严重限制了新能源汽车的推广，且制约着新能源汽车的使用，控制成本、减少污染成为目前动力电池研究的关键目标。

2新能源汽车动力电池的关键技术

2.1镍金属电池

2.1.1镍镉电池

镍镉电池最早用于手机、游戏机等电子设备，其大电流放电特性、充电与放电能力强，且应用较为简单。其缺点在于充电与放电过程中，由于长期的处理不当，会出现“记忆效应”，即电池在充电之前内存的电量没有被使用干净，长期的记忆性效应会导致电池的容量降低，在放电过程中体现较为明显。放电过程中，电池极板上会产生小气泡，小气泡逐渐增多覆盖了电池极板的表面，影响电池的容量及其发电效率。在环境污染方面，镍镉电池中的镉是有毒物质，镍镉电池废用后处理起来较为复杂，对环境造成严重的污染。

2.1.2镍氢电池

镍氢电池与镍镉电池相比具有重量较轻、使用寿命较长、对环境无污染记忆无记忆效应等特点，目前已经成为手机类电子设备较为常用的电池技术，目前新能源汽车也将大容量的镍氢电池应用到汽油与电动力混合的汽车上，首先，镍氢电池的储存量比镍铬电池的电量储备量多30%。在新能源汽车的使用过程中能够有效提供大容量电源并且记忆效应。使得镍氢电池的使用寿命较长。其次，镍氢电池的充电与放电速度较快，当汽车高度行駛时，发电机所发的点可以储备在镍氢电池中，现阶段丰田普锐斯汽车对汽油与电力的混合应用，能够在低速运行时减少燃油消耗，使用电机驱动汽车行驶。最后，镍氢电池属于无污染电池技术，在电池废用后的处理方面更加便捷，有效保护了生态环境。

2.2铅酸电池

铅酸电池已有157年的应用发展历程，长期技术更新与发展使得其在通信、电力、交通等领域都占据一定的地位，且在电动汽车蓄电池的发明创造方面也较为成熟。铅酸电池的正负电极分别为二氧化铅和铅，电解液为硫酸。

2.2.1铅酸电池的类别

铅酸电池可分为注水式铅酸电池和阀控式铅酸蓄电池两种，其中注水式的铅酸电池较为廉价，在使用过程中需要经常维护，并一定量的补种电解质溶液。而阀控式铅酸电池能够利用控制阀自动调节电池体内的充电或排出多余气体，在维护方面更加方便。

目前我国正在开发的铅酸电池应用在新能源汽车的类别有水平铅酸电池、双击密封铅酸电池以及卷式电极铅酸电池等，另外根据铅酸电池的储蓄结构与用途，可以将铅酸电池粗略的分为四种类别，分别为启动用铅酸电池、动力用铅酸电池、固定型阀控密封式铅酸蓄电池以及其他类别的铅酸电池，其中启动用铅酸电池可以用在汽车、船舶与飞机的启动过程中。动力用铅酸电池能够为新能源汽车提供电动力。

2.2.2铅酸电池的劣势

铅酸电池在性能、原料、价格方面具有一定的优势，且比功率能够有效满足新能源汽车的需要。但比能量低是铅酸电池的一大劣势，需要占据大量的质量与体积，才能满足新能源汽车的供电需求。铅酸电池还具有使用寿命短、充电后的行驶里程短等缺点，相比之下铅酸电池的成本较高。

2.3锂离子电池

锂离子电池通过锂离子的在正负极之间的移动进行充电与放电，充电与放电过程中，Li+在正负电极之间往返，形成嵌入和脱嵌运行，且两端的电极材料都是可以满足Li+嵌入和脱嵌的材质，锂离子电池分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍钴锰酸锂电池、磷酸锂电池等多种类型，未来锂离子电池研发过程中最为重视磷酸铁锂电池与钛酸锂电池的发展。

2.3.1磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池的分子式为LiFePO4，其隔膜材质为一种经过特殊成型的高分子薄膜，锂离子能够从薄膜中的微孔结构进行嵌入和脱嵌，而电子则不能通过。其负极材质为近似于石墨结构的碳。有机电解液为碳酸酯类溶液[2]。

2.3.2钛酸锂电池

钛酸锂可以作为电池中的负极材料，与锰酸钾、三元材料等正极材料组成锂离子可充电电池，亦或是钛酸锂作为电池中的正极，金属锂作为负极组成锂离子电池。钛酸锂的安全性能高、稳定性强，被广泛应用与新能源汽车中。

结束语

总而言之，现阶段处于新能源动力电池开发应用的关键阶段，锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池以及镍镉电池等动力电池的开发与应用，要求汽车企业加强创新研发动力电池的关键技术，提高新能源汽车质量的同时提升企业的竞争力。

参考文献

[1] 叶继宏.关于新能源汽车动力电池关键技术的研究[J].中国战略新兴产业2018-11-29.

[2] 郭强，郑燕萍，孙伟明.新能源汽车动力电池关键技术的研究现状[J].山东工业技术，2018（04）：46-47.