【正文】 is used widely in hybrid cars。 本文從電動汽車的電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，比較了幾種電池技術(shù)的發(fā)展優(yōu)劣勢，并詳細介紹了幾種電池技術(shù)的工作原理和特點，最后對電動汽車電池技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。論文題目 ： 電動汽車電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析 摘 要 當(dāng)前研究開發(fā)的電動汽車動力電池種類較多。 關(guān)鍵 詞 ： 電動 汽車 ， 電池技術(shù) ， 發(fā)展 Abstract The current research and development of the electric car power battery sort is more. At present the extensive use of electric car batteries mainly has: lead acid batteries, nickel metal battery, the lithium ion battery, etc, are of research and development and super capacitor energy storage device, and the development prospect is better fuel cell and solar cell. Leadacid battery mature technology, quality heavy, not quick charge and deep put, short life cycle, and can39。 Super capacitor recharge speed, high discharge current ability strong, high power density, but is extremely low energy characteristics make it may not be used as the electric car alone energy source, but as auxiliary energy use has obvious advantages。同時內(nèi)燃機制造業(yè)對于能源的消耗非常大 ， 在石油資源緊缺的現(xiàn)在逐漸顯現(xiàn)其弊端。初始成本高和續(xù)駛里程不理想是電動汽車的主要問題 [1]。鎳氫電池和鋰離子電池等的比能量高 ， 但價格也較高 ； 以后超級電容和超高速飛輪也會在汽車上有所應(yīng)用。其中，鉛蓄電池因具有突出的性價比已在電動自行車上得到廣泛的應(yīng)用， 2 鎳氫電池在混合電動汽車上的應(yīng)用也已進入成長期，而鋰離子電池則處在實車檢測和驗證階段，燃料電池則由于使用壽命、成本等問題而難以在短期內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。與此同時，其在混合電動汽車中的應(yīng)用也已拉開序幕，如卷繞電池因具有良好的大電流放電性能（可以進行 18C放電）和較寬的工作溫 度范圍（ 40~75℃ ），目前已開始用于微混電動車，充當(dāng)起停裝置（ StartStopSystem）的驅(qū)動電源。 而針對鎳氫電池在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用， 我國從 “九 經(jīng)過各方的共同努力，鎳氫電池的比能量已從最初的 50~60Wh/kg，發(fā)展現(xiàn)在的 70~80Wh/kg；比功率也從 700~800W/kg提高到現(xiàn)在 1000~1200W/kg；自放電也從每月 20%左右降低到 10%以下， 80%DOD循環(huán)壽命從 400次左右提高到 1000次以上，綜合性能得到極大提高。 從鋰離子電池的發(fā)展過程來看，其容量已從本世紀(jì)初期的 3Ah以下，發(fā)展到現(xiàn)在的 500Ah甚至更大的單體容量；關(guān)鍵正極材料也從早期的鈷酸鋰一枝獨秀，發(fā)展到現(xiàn)在的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰共存的局面。因此，如何進一步研制新型鋰離子電池正極材料，繞開這兩個專利的制約，將是擺在電池企業(yè)、相關(guān)研制單位面前的重大課題[4]。 總之，鉛 蓄電池將在電動車低端市場占有較大的份額，鎳氫電池在電動車領(lǐng)域?qū)儆谖磥?3~5年的過渡產(chǎn)品，動力鋰離子電池將在 2~3年后初步實現(xiàn)規(guī)模化，而燃料電池 4 的商品化應(yīng)用估計還需要 10年乃至 15年以上的時間。它已實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，但比能量低，自放電率高，循環(huán)壽命低。 VRLA蓄電池的結(jié)構(gòu)特點和使用性能這里所說的 VRLA蓄電池指的是貧液式 (AGM)電池，具有下列結(jié)構(gòu)特點 ： （ 1） 用新板柵材料，負(fù)極板柵采用鉛一鈣合金，以提高析氫過電位，正極板柵用鉛基多元合金，用于改善點特性。經(jīng)過技術(shù)改進的 VRLA蓄 電池具有這樣一些新功能：無酸霧逸出；無需定期進行補水；比能量大；自放電??；浮充壽命長。電解液通常用 30％的 KOH 水溶液，并加入少量的 NiOH。 鎳氫電池的特點 重量方面： 以每一個單元電池的電壓來看，鎳氫與鎳鎘都是 ，而鋰電池確為 ，鋰電池的電壓是其它兩者的 3倍。因此，定期的放電管理也是必需的。 自放電率： 鎳鎘電池為 15%～ 30%（月）。磷酸鐵鋰電池是用來做鋰離子二次電池的，現(xiàn)在主要方向是動力電池。 （ 3） 可大電流快速放電 可大電流 2C 快速充放電，在專用充電器下， 40min內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達 2C，而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電。采用磷酸鐵鋰電池的電動汽車種類很多，無論純電動汽車，還是混合動力汽車。 錳酸鋰電池同磷酸鐵鋰電池電池一樣運用于多種車型，在北京奧運會和上海 世博會的影響下，北汽福田、安凱均采用中信國安盟固利生產(chǎn)的錳酸鋰電池。 8 燃料電池技術(shù) 燃料電池的工作原理 燃料電池，雖有 “燃 ”字當(dāng)頭，實際上能量的獲得并不是通過燃燒，而是由氫氣和氧氣在空氣中進行化學(xué)反應(yīng)生成電能。它不通過熱機過程，不受卡諾循環(huán)的限制。這一反應(yīng)的產(chǎn)品是電流、熱量和水。 圖 31 熔融碳酸鹽燃 料電池反應(yīng)原理 9 圖 32 質(zhì)子交換膜燃料電池反應(yīng)原理示意圖 圖 33 固體氧化物燃料電池原理示意圖 燃料電池的分類 目前已開發(fā)了的低溫燃料電池 (60～ 120℃ )(如堿性燃料電池 (AFC)、質(zhì)子交換膜(PEMFC)或固態(tài)聚合物燃料電池 (SPFC))，中溫燃料電池 (160～ 220℃ )磷酸燃料電池(PAFC))以及高溫燃料電池 (600～ 1000℃ )(如熔融碳酸燃料電池 (MCFC)和固態(tài)氧燃料電池 (SOFC))等三類五種電池。 由于磷酸易得，反應(yīng)溫和，磷酸鹽型燃料電池 (PAFC)成為發(fā)展最快、研究最成 10 熟的一種燃料電池。據(jù)最新研究在沒有 Ni短路的情況下，它甚至能 在 12～ 15大氣壓的高壓下工作超過 40000h。 1994年 12月美國已建成迄今最大功率為 250kW的 MCFC電站。清華大學(xué)汽車研究所的標(biāo)準(zhǔn)工況實際測試考核表明，這臺發(fā)動機氫氣利用率高達 97%，電池組發(fā)電效率達 57%，發(fā)動機效率大于 42%。 固態(tài)氧化物燃料電池 SOFC正在積極研制開發(fā)中，它是高溫下先進的電化學(xué)反應(yīng)器。高溫固體氧化物燃料電池直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，減少能量的損失，發(fā)電效率達 50%以上，總發(fā)電率可達到 85%以上。電池部件薄膜化以后，降低了 電池的內(nèi)阻，提高了有用功率的輸出，從而不需要高溫的條件，實現(xiàn)了中溫化，操作 度降到 700～ 500℃ 。燃料電池汽車的三大優(yōu)點 [10]： (1)低排放。燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料電池汽車在成本和整體 性能上 (特別是行程和補充燃料時間上 )也明顯優(yōu)于其它電池的電動汽車。預(yù)期這種微型燃料電池用于移動電話，可連續(xù)待機 40d，而僅消耗不到 2盎司的甲醇。有更大膽的預(yù)測則說， 2020 年整個汽車市場的 80%市場份額將會被混合動力汽車所占據(jù)。 推廣以純電動（以煤炭和水電為來源）為主、以天然氣、二甲醚和混合動力為輔的公交車和出租車 中期規(guī)劃 全面推廣先進混合動力汽車和純電動汽車；試點推廣可充電式混合動力和氫燃料電池汽車 全面推廣以純電動（以水電、風(fēng)能、核能等為來源）的公交車和出租車；試點推廣氫燃料電池汽車 長期規(guī)劃 全面推廣可充電式混合 動力汽車和氫燃料汽車 全面推廣以純電動和氫燃料電池（以清潔能源如風(fēng)能、太陽能、潮汐能為來源）公交車和出租車 鎳氫與鋰離子電池是主流 從國內(nèi)外新能源汽車發(fā)展規(guī)劃來看，電動動汽車短期規(guī)劃以混合動力為主，純電動為輔。但由于鎳氫電池的一些技術(shù)性能已經(jīng)接近理論極限值，如能量密度、充放電速度等，市場份額 受性能更加優(yōu)越的鋰離子電池擠壓，因此并不被認(rèn)為是未來的發(fā)展方向，其供需平衡點將在 2020年左右出現(xiàn)。