電動汽車電池的發展現狀與趨勢

    現今，全球關注的重點問題即為能源緊張問題以及氣候變化問題。在全球能源日益緊張且全球氣候問題日益嚴峻的背景下，電動汽車以其具有的環保節能優勢而得到廣泛推崇。對于電動汽車來說，其一個核心部分就是電動汽車電池。電動汽車電池既對電力工業產生重要影響，也對汽車工業產生重要影響，可以說電動汽車電池是電力工業與汽車工業進行聯系的有機紐帶，也是兩者之間得以結合的關鍵點。將汽車動力能源由石油化工能源轉化為電能，是適應現今社會發展的必然趨勢。本文主要分析了電動汽車電池當前現狀，并在此基礎上分析了其未來的發展趨勢，以期電動汽車在未來獲得更好地發展。
   
        在現今社會，社會普遍關注的問題有能源緊張及環境惡化等問題。而這些問題在全社會范圍內的普遍關注也使得電動汽車這一新興行業被社會廣泛關注。電動汽車采用電能作為汽車動力，對傳統汽車采用石油等化石燃料作為動力來源進行了改變，這也是未來交通發展的長期發展方案。社會上對電動汽車業研究最多的是對電機驅動系統及充電機技術等的研究，尤其以電動汽車電池研究最多。在電動汽車上應用的儲能技術主要有電化學儲能技術。這種技術是以鈉硫及鋰離子等作為電池的實際儲能技術。過去這些技術在電動汽車充電技術及安全性方面都存在一定不足，而這些不足也反過來制約電動汽車的發展。近年來，各國開始對電動汽車的電池技術引起重視，使得電池的性能大大提高，如鋰離子電池在應用過程中經過不斷實踐，使得安全性大大提升，這些都將對未來的電動汽車實現商業化發展提供條件。
        1電動汽車電池的發展概述
        十九世紀，世界第一輛以電池為主要動力的車輛誕生。但由于缺乏成熟的電池技術予以配合，在十九世紀末電動汽車發展較緩慢，而這一時期傳統汽車憑借內燃機的動力占據了主要的汽車市場。二十世紀末，第二代電動汽車出現，其是以鎳氫電池為主要動力源，且這輛汽車一次充電的行駛里程也達到了第一代的1.5倍。在這一時期，日本豐田公司充分利用鎳氫電池技術開發了以內燃機與電動機相結合的三代電動汽車，這種類型的汽車被成為混合動力車（HEV）。HEV是車輛使用多個動力源，根據實際設計情況，充分使用這些動力源的機動車輛。鎳氫電池是電動汽車技術領域內受到關注度最大的電池種類。從十多年前開始，鋰離子電池就受到人們的關注，尤其是在使用安全性上得到很大提高，這使得其較多地在純電動及混合動力車中都得到部分使用，并以其獨特優勢成為鎳氫電池有力的競爭者。2008年由于受到世界金融危機的影響，國際油價出現高位震蕩，這一時期全球的汽車產業都正式進入能源轉型期。這一時期電動汽車電池產業同樣得到高速發展。縱觀電動汽車整個發展過程，出現了多種汽車及汽車類型，其中在社會上產生較大影響且現今還在使用的電動汽車電池主要有鎳氫電池、鉛酸電池以及鋰離子電池。
        2電動汽車電池的現狀
        2.1鈷酸鋰電池最為成熟
        電池比容量高、綜合性能突出，但全球鈷儲量有限、價格昂貴、毒性大，作為正極材料電池成本較高。同時其安全性差，在高溫、擠壓等條件下極易爆炸，鈷酸鋰電池主要應用于手機、筆記本電腦等消費電子產品和測試儀表中，不適合電動汽車使用。
        2.2鎳氫電池
        這種電池主要成分是鎳基及堿性溶液，分類主要有鎳氫電池、鎳鋅電池及鎳鎘電池。其中鎳氫電池在電動汽車中應用最為廣泛。鎳氫電池比能量高，且很少對環境產生影響。鎳鋅電池由于產生枝晶較快，從而導致電池壽命不長，但現今已經有一些方式可對其進行解決，如利用第三電極充電的形式。鎳氫電池是由氫氧化鎳及多成分合金組成的，其中氫氧化鎳為陽極，多成分合金由釩、錳、鎳等組成，為陰極。這種電池相較于鉛酸電池來說，能量體積可提高約3倍，且比功率也大大提高。這項技術優勢有運行電壓高、比能量高及比功率高等。
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        2.3鋰離子電池
        在市場上最常見的鋰離子電池陽極是碳，以碳酸二甲價值溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，陰極是二氧化錳酸鋰，這種電池較為結實且輕便，產生較大的比能量，單體電壓甚至可達到3.7V。鋰離子電池的體積較小、質量較輕且壽命較長，電池的自放電率也較高，不會產生記憶效應。另外由于鋰離子電池有較多的電極組合，因此其電池單個性能指標的數值范圍也很大，其在性能上也存在很大差異。
        3電動汽車電池未來發展展望
        3.1鉛酸電池
        鉛酸電池的價格很低，且在叉車、短途汽車中都作為主要動力源使用。但新產生的鉛酸電池在比能量及循環次數上仍存在不足，對電池的實際使用仍產生較大限制。未來鉛酸電池在高速公路行駛中應用是不符合實際的，但電池本身價格較低，促使其在輕度混合及短途電動汽車中也得到應用。但有研究指出，美國研制出了超級電池。超級電池指的是超級電容器