电动汽车电池的现状及发展趋势

朱黎

【摘 要】在经济日益发展的今天，环境问题越来越严重，其中最主要的问题是气候的变化和空气的污染。而空气的污染，最重要的原因是煤炭等资源的燃烧。由于对资源的过度开发使得能源日益的紧张。在资源紧张的大背景下，科学家们正在考虑开发新的清洁能源，比如水能，风能和太阳能等。而电动汽车的核心是电池，电力工业与汽车工业，之间的核心纽帶是电动汽车的电池部分，电动汽车的电池也是这两者之间所联系的重要桥梁和纽带。本文将针对于电动汽车电池的发展现状进行分析，并对电动汽车电池的未来发展趋势进行推测。

【关键词】电动汽车；电池；发展现状；发展趋势

如今，社会上出现了很多受到人们关注的恶性问题，比如说资源的紧张以及环境的恶化等，这些问题不仅在社会范围内受到广泛关注，也在电动汽车的行业之中受到了很大的关注[1]。相对于传统的汽车行业来说，电动汽车是以电能为资源动力，把传统的汽车能源所用的动力进行了彻底的改变。传统汽车大多数用的都是化石燃料，但电动汽车主要能源是电能，这也是随着社会的发展进行的重大变革。电动汽车的核心是发展电动汽车的电池，电动电车的电池是现代行业的主要关键打破点。

一、电动汽车电池的发展现状

（一）钴酸锂电池

钴酸锂电池的发展是最为成熟的，这种电池综合性能比较强，而且电池容量高，但是在全球储存之中，钴酸锂的全球储存量是非常有限的，而且钴酸锂这种物质的毒性比较大，况且价格也是昂贵的。所以作为电池材料的成本是比较高的。另外，钴酸锂这种材料安全性能比较差，如果将其放置在高温和挤压的空间条件之中，极有可能产生爆炸的情况[2]。总之，钴酸锂电池可以用在昂贵的手机和电池电脑，笔记本等电子消费产品以及测试仪表之中，但是不适合电动汽车的使用。

（二）镍氢电池

镍氢电池的主要成分是碱性溶液与镍基。电池的主要分类有镍镉电池，镍锌电池与镍氢电池。在现代化电动汽车的行业之中，应用最广泛的是镍氢电池。因为镍氢电池，它的能量储存比较高，对储存的环境产生的影响也比较小。而镍氢电池，它主要产生枝晶比较快，产生这种东西导 致电池的寿命比较短。但是现在科学的研究可以运用一些方式解决这些问题，比如说可以利用第三电极充电的形式解决电池寿命短的问题[3]。而镍氢电池主要的构成部分是氢氧化镍，在这里的氢氧化镍多半是阳性的，其中的大多数合金都是由锰和镍组成，这些组成的合金呈阴性。在这种条件下的电池能量的储存是普通电池的三倍，而且储存的功率也比较大。所以这项技术有很大的运行优势：运行的功率比较高，而且能量多，运行的电压也高。

（三）锂离子电池

市场上最常见的锂离子电池阳极是由碳和碳酸二甲构成的电解液。锂离子电池的阴极多半是二氧化锰酸锂。市场上常见的这种电池产生的比能量大，电池比较轻便，容易携带，而且结实。这种电池的单节电压可以达到3.7V。经过科学的研究发现锂离子电池的体积比较小，而且寿命比较长，与其他的电池比起来，质量较轻，由于这种电池的自放电率比较高，所以不会产生记忆效应。这种锂离子电池有很多的电极组合，个体的性能指标数值范围广阔，在性能上有较大的差异。

二、电动汽车电池对未来发展的展望与发展趋势

（一）铅酸电池

叉车与短途汽车主要动力能源是铅酸电池，这是因为铅酸电池的价格很低。氢产生的铅酸电池在循环利用的次数上比较少，这种情况下，对于电池的生产环境和方式有着很大的限制。展望未来，铅酸电池是不可能行驶在高速公路之中，因为它不符合实际。但在另一方面，铅酸电池的电池成本比较低，可以利用在短途的电动汽车与轻度混合的电动汽车之中。据某些研究指明，美国研制出了一些超级电池，这些超级电池指的是铅酸电池与超级电容器进行联合使用，可以发挥出很大的作用，美国研制出的这些超级电池比市场上的其他电池相比，功率比较高，而且寿命长，价格也比较便宜，所以在许多国家的市场上竞争力很大。

（二）镍氢电池

镍氢电池是一种绿色能源电池，它和同体积的其他电池相比容量更大，在充放电循环方面，可以使使用电池的寿命延长，并且没有记忆效应。凭着这些优点，曾经被广泛的应用于各种新能源电池的应用之中。虽然镍氢电池有较高的性能与很高的功率，但是这种电池中含有很多的金属钴和镍，使得镍氢电池的制作投入成本高。这些年来金属镍和金属钴含量减少，造成了镍氢电池的制作成本大大增加，最终增加了使用的成本，使镍氢电池退出了电池市场。但这并不能泯灭镍氢电池在原有的电池汽车过渡阶段所产生的关键性作用。

（三）锂离子电池

锂离子电池在现今的电池市场之中，它的性能比最佳。与同质量的铅酸电池相比，锂离子电池的能量是这种电池的五倍左右，也在能量角度高于镍氢电池三倍。所以，科学的分析之下，锂离子电池在各种角度可能是未来电池的主要领军者。锂离子电池以锂作为主要的原材料，况且我国地下锂矿的资源比较丰富，在锂矿的开发之中，我国在世界上占据第二位。而且锂离子在海水中也广泛的存在。我国在未来的发展技术之中可以将海水中的锂进行科学的获取和提取。除此之外，最重要的是锂离子电池具备循环使用的能力，可以缓解对于原材料的紧张需求问题。所以说我国很多行业之内，包括电动汽车发展行业多采用锂离子电池，所以说，锂离子电池在未来的发展过程之中期望性最高。

（四）超级电容器

超级电容器是一种新型的存储装置，也称为双电层电容器。这种电容器可以实现电场能与电能的相互自由转换。超级电容器的运用原理是利用活性炭材料制作成的多空电极。在两者之间的电极中填充电解质溶液，如果在电极两端施加电压，可以使电解质溶液形成集电层，相当于串联的两个电容器。另外，活性炭表面积比较大，电解质之间的距离小，导致电解成电容器产生很大的电容量。超级电容器产电的功率密度和放电速度很大，而且可以利用和回收电动汽车在制动时的能量，将这种能量进行回收，这个过程属于化学反应过程。

（五）新电池技术

新电池主要有锂硫电池，锂聚合物电池以及固态锂空气电池。比如说传统的锂离子电池，如锰酸锂电池与锰酸铁锂电池等这些电池还有很大的改进空间，虽说改进空间很大，但是其具有的潜力很有限。在未来的电动电池发展过程之中，新电池技术可能占有很大的开发性。锂聚合物电池在很大程度上提高了锂离电池应用稳定性。另外锂硫电池的组成是靠金属锂和有机质以及单质硫所构成的。这种新电池技术有很大的优势比如说制造的成本比较低，所蕴含的能量高，并且它对环境的需求度比较少。最后，固态锂空气电池这种电池还在研发和实验之中，但是固态锂空气电池的未来可期许性比较高。因为这种电池，它的散热程度，稳定性比较好，而且对于工作的温度范围要求小。

三、结论

电动汽车电池作为汽车的储能装置，既要求有足够的能量来满足一定的驾驶周期和行驶里程，又要提供能达到车辆指定的加速性能所需要的最大功率。当目前市场上电池成本降低或处于实验室研究阶段的电池技术发展成熟后，汽车制造厂商必然会提高电动汽车电池组的容量、功率等以增加电动汽车的行驶里程和汽车性能。电力行业应关注电动汽车电池的各种性能、容量和功率，不仅是要能在短期内提供可靠的充电设施和网络，研究针对大规模电动汽车充电的有序控制，在满足电池充电需求的同时降低其对电网的负面影响。

【参考文献】

[1]符晓玲，商云龙，崔纳新.电动汽车电池管理系统研究现状及发展趋势[J].电力电子技术，2011（12）：27-30，89.

[2]缘彤煜.电动汽车电池的现状及发展趋势[J].科技展望， 2016（15）：285.

[3]孙田田，王林，郭巧巧，王鑫国.纯电动汽车与氢燃料电动汽车发展现状及前景[J].科技视界，2016（04）：163-164.