【正文】 is used widely in hybrid cars。 本文從電動(dòng)汽車(chē)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(shì)，并詳細(xì)介紹了幾種電池技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)，最后對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。論文題目 ： 電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析 摘 要 當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池種類(lèi)較多。 關(guān)鍵 詞 ： 電動(dòng) 汽車(chē) ， 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(shí)內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)對(duì)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(dòng)汽車(chē)的主要問(wèn)題 [1]。鎳氫電池和鋰離子電池等的比能量高 ， 但價(jià)格也較高 ； 以后超級(jí)電容和超高速飛輪也會(huì)在汽車(chē)上有所應(yīng)用。其中，鉛蓄電池因具有突出的性價(jià)比已在電動(dòng)自行車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用， 2 鎳氫電池在混合電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用也已進(jìn)入成長(zhǎng)期，而鋰離子電池則處在實(shí)車(chē)檢測(cè)和驗(yàn)證階段，燃料電池則由于使用壽命、成本等問(wèn)題而難以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。與此同時(shí)，其在混合電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用也已拉開(kāi)序幕，如卷繞電池因具有良好的大電流放電性能（可以進(jìn)行 18C放電）和較寬的工作溫 度范圍（ 40~75℃ ），目前已開(kāi)始用于微混電動(dòng)車(chē)，充當(dāng)起停裝置（ StartStopSystem）的驅(qū)動(dòng)電源。 而針對(duì)鎳氫電池在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用， 我國(guó)從 “九 經(jīng)過(guò)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(guò)程來(lái)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(dú)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(jìn)一步研制新型鋰離子電池正極材料，繞開(kāi)這兩個(gè)專(zhuān)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(dòng)車(chē)低端市場(chǎng)占有較大的份額，鎳氫電池在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域?qū)儆谖磥?lái) 3~5年的過(guò)渡產(chǎn)品，動(dòng)力鋰離子電池將在 2~3年后初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，而燃料電池 4 的商品化應(yīng)用估計(jì)還需要 10年乃至 15年以上的時(shí)間。它已實(shí)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(diǎn)和使用性能這里所說(shuō)的 VRLA蓄電池指的是貧液式 (AGM)電池，具有下列結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： （ 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(guò)電位，正極板柵用鉛基多元合金，用于改善點(diǎn)特性。經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)的 VRLA蓄 電池具有這樣一些新功能：無(wú)酸霧逸出；無(wú)需定期進(jìn)行補(bǔ)水；比能量大；自放電??；浮充壽命長(zhǎng)。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(diǎn) 重量方面： 以每一個(gè)單元電池的電壓來(lái)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(lái)做鋰離子二次電池的，現(xiàn)在主要方向是動(dòng)力電池。 （ 3） 可大電流快速放電 可大電流 2C 快速充放電，在專(zhuān)用充電器下， 40min內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá) 2C，而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)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(wú)須先放完再充電。采用磷酸鐵鋰電池的電動(dòng)汽車(chē)種類(lèi)很多，無(wú)論純電動(dòng)汽車(chē)，還是混合動(dòng)力汽車(chē)。 錳酸鋰電池同磷酸鐵鋰電池電池一樣運(yùn)用于多種車(chē)型，在北京奧運(yùn)會(huì)和上海 世博會(huì)的影響下，北汽福田、安凱均采用中信國(guó)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(shí)際上能量的獲得并不是通過(guò)燃燒，而是由氫氣和氧氣在空氣中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成電能。它不通過(guò)熱機(jī)過(guò)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(lèi) 目前已開(kāi)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(lèi)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(méi)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(guò) 40000h。 1994年 12月美國(guó)已建成迄今最大功率為 250kW的 MCFC電站。清華大學(xué)汽車(chē)研究所的標(biāo)準(zhǔn)工況實(shí)際測(cè)試考核表明，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)氫氣利用率高達(dá) 97%，電池組發(fā)電效率達(dá) 57%，發(fā)動(dòng)機(jī)效率大于 42%。 固態(tài)氧化物燃料電池 SOFC正在積極研制開(kāi)發(fā)中，它是高溫下先進(jìn)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(guò)中間環(huán)節(jié)，減少能量的損失，發(fā)電效率達(dá) 50%以上，總發(fā)電率可達(dá)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(shí)現(xiàn)了中溫化，操作 度降到 700～ 500℃ 。燃料電池汽車(chē)的三大優(yōu)點(diǎn) [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(chē)在成本和整體 性能上 (特別是行程和補(bǔ)充燃料時(shí)間上 )也明顯優(yōu)于其它電池的電動(dòng)汽車(chē)。預(yù)期這種微型燃料電池用于移動(dòng)電話，可連續(xù)待機(jī) 40d，而僅消耗不到 2盎司的甲醇。有更大膽的預(yù)測(cè)則說(shuō)， 2020 年整個(gè)汽車(chē)市場(chǎng)的 80%市場(chǎng)份額將會(huì)被混合動(dòng)力汽車(chē)所占據(jù)。 推廣以純電動(dòng)（以煤炭和水電為來(lái)源）為主、以天然氣、二甲醚和混合動(dòng)力為輔的公交車(chē)和出租車(chē) 中期規(guī)劃 全面推廣先進(jìn)混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)；試點(diǎn)推廣可充電式混合動(dòng)力和氫燃料電池汽車(chē) 全面推廣以純電動(dòng)（以水電、風(fēng)能、核能等為來(lái)源）的公交車(chē)和出租車(chē)；試點(diǎn)推廣氫燃料電池汽車(chē) 長(zhǎng)期規(guī)劃 全面推廣可充電式混合 動(dòng)力汽車(chē)和氫燃料汽車(chē) 全面推廣以純電動(dòng)和氫燃料電池（以清潔能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能為來(lái)源）公交車(chē)和出租車(chē) 鎳氫與鋰離子電池是主流 從國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃來(lái)看，電動(dòng)動(dòng)汽車(chē)短期規(guī)劃以混合動(dòng)力為主，純電動(dòng)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(chǎng)份額 受性能更加優(yōu)越的鋰離子電池?cái)D壓，因此并不被認(rèn)為是未來(lái)的發(fā)展方向，其供需平衡點(diǎn)將在 2020年左右出現(xiàn)。