电动汽车电池现状及发展趋势.doc

1、电动汽车电池现状及发展趋势【摘要】能源危机和环境恶化已成为传统汽车发展的最大障碍，而发展电动汽车能够解决这一问题。而电池是发展电动汽车的核心，本文重点介绍了铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池的现状及当前的应用情况，并对电池的应用前景进行了展望。 【关键词】电动汽车;铅酸蓄电池;镍氢电池;锂离子电池;燃料电池 中图分类号：F407.6 文献标识码： A 0 引言 电动汽车采用电能代替石油等化石燃料作为动力，是未来解决能源紧张和气候变化问题的唯一长远解决方案1。电动汽车的优点很多，如零排放、噪声低；能源利用率高并且多样化；易于控制，更易实现智能交通系统，从而提高道路利用率和交通安全性。理论

2、上，由于能源消耗费用低、维修费用低，所以电动汽车的使用成本应低于油车。 1 电动汽车国内外现状 1.1 国外现状 1837 年 Davidson 制造了世界上第一辆以电池为动力源的车辆2。通用的 EV-1、Impact，福特的、ETX-2、Rcostar、Ranger，丰田的RAV4，雪铁龙的 AX106、SAXO 等 EV，采用了镍氢电池、锂电池等高能电池，快速充电时间减少到 1520min，续驶里程增加到 300400km，其动力性和机动性仍然不如内燃机轿车3。 1.2 国内现状 随着我国对纯电动车研发力度的加大，我国纯电动汽车在技术上趋于成熟。目前还存在诸多问题需要我们去解决，如如降低成

3、本、高可靠性和耐久性、强环境适应性、关键部件寿命问题、电气安全技术4；电动汽车控制与管理、电池及管理系统、充电机的技术、整车技术也不够成熟。 2 电动汽车电池的比较 2.1 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池以氧化铅为正极，以海绵铅为负极，硫酸水溶液为电解液发生化学反应来实现5 。铅酸蓄电池是比较成熟的蓄电池，可以大批量生产。但它有两大缺点：比能量低和寿命短，这限制了它在电动汽车中的应用。 2.2 镍氢电池 碱性电池由镍基和碱性溶液电解液构成，主要有镍镉电池、镍锌电池和镍氢电池，其中镍氢电池最有竞争力6,7。镍氢电池相对于镍镉电池，比能量较高并对环境无污染8。镍氢电池的主要优点是相对寿命较长，但由于镍金属

4、占其成本的 60%，导致镍氢电池价格居高不下9。 2.3 锂离子电池 锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物阴极和电解液。锂离子电池阴极材料主要有锂钴氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等，阳极材料主要有石墨、钛酸锂等10。其中，锂聚合物电池的比能量理论值 570wh/kg，目前达到的比能量为 100wh/kg，比功率 200w/kg，循环使用寿命 1200 次，充电时间 2-4h。 2.4 燃料电池 燃料电池是以燃料的电化学反应发电的一种新型发电技术高效发电装置11。燃料电池具有以下优点：能量转化效率高，是内燃机的二倍；比能量大， Ni/MH 电池的 4-5 倍，Li 电池的 2 倍多；

5、可实现零排放、零污染；运行噪声低；运行温度低；隐身性能强；可靠性高，维护方便；具有良好的模块化特性，无运动部件，可靠性高，寿命长达 20000h；氢气来源广泛且燃烧热值高，是石油的三倍；无需充电，避免了内漏电、过充电和过放电；运输储存能量无损失，复杂适应性强。所以燃料电池适合在车上使用12。 但想实现燃料电池电动汽车的商业化，还有很多关键的问题需要解决：开发高性能低成本的双极板和质子交换膜；开发阴极板新触媒；提高燃料电池电动车的环境适应性和安全性；氢气的来源问题；氢气的储存问题；加氢站的建设问题，解决燃料电池电动汽车的加氢问题13。向燃料电池供应燃料方法中，相对于在车上制氢，在车上储存氢是现阶

6、段较为普遍。但在技术上还有许多难点。在车上储存氢有三种方式：在环境温度下，在储存器内存压缩氢；在低温下，储存液态氢；储存金属氰化物14。 3 总结与展望 作为电动汽车的核心技术，动力电池尚处于技术发展的初期阶段，需要在多方面取得突破。铅酸电池技术成熟、成本低，但续驶里程短。镍氢电池成本高，但在混合动力电动车中仍然具有一定优势。燃料电池成本太高，短时间内无法商业化。锂离子电池具有很多优点，是今后要大力发展的动力电池。 参考文献 1Smith M,Batteries versus biom ass as a transport solutionJ.Nature，2009,457（7231）：785

7、 2Hender B S.Recent developments in battery electric vehiclesJ.Proceedings of the IEE:London,1965,112(12):2297 3何锋，汽车新能源于节能Z,2007， 4张立国，宁国宝,国内电动汽车发展综述J，汽车工业研究，2006,12：33 5张彦琴，铅酸蓄电池技术的发展J，汽车电器，2004（10）：1-3 6Lukic S M,Cao J,Bansal R C,et al.Energy storage systems for automotive applicationsJ.IEEE Tran

8、sactions on Industrial Electronics,2008,55(6): 7Dhar S K,Ovshinsky S R,Gifford P R,et al .Nikel metal hydride technology for consumer and electric vehicle barreries-A review and up-dateJ.Journal of Power Sources,1997,65(1-2):1-7 8王家捷，穆举国，茹海涛。锌镍动力电池的发展和应用J.电池工业，2006,11（3）：194-197 9王俊喜，马骊歌，电动汽车是中国汽车未来的发展方向J，企业研究，2010,12:22 10 谢先宇，王潘，安浩等，汽车用动力锂离子电池发展现状J，上海汽车，2010（1）：21-25 11陈宗璋，吴振军，电动汽车动力源类型J,大众用电，2008,2:35 12牛慧贤，真空技术及设备在动力电池制造中的应用J，真空科学与技术学报，2006,26（5）：392-396 13王珂，尹华军，给我一颗强劲的心电动汽车电池技术及发展趋势J，当代汽车，2010,02:65 14鲍然，燃料电池非终结者J，产业链电池，2012:32 作者简介：董霞（1991-）女，汉族，山西临汾人，长安大学汽车学院，动力机械及工程专业，2013 级硕士研究生