在线客服

咨询热线

新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势

作者:未知

  摘 要:电池技术是新能源汽车发展的关键技术,也是影响新能源汽车规模化生产和大范围普及的重要障碍。新能源汽车动力电池包括铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等,众多动力电池技术中锂电池的优势最为明显、应用前景也最为广泛,所以当前锂电池技术在新能源汽车上应用广泛,但锂电池技术也面临着许多技术难度,急需在技术、成本等方面进行突破。从总体上看新能源汽车动力电池呈现出智能化、规模化、合作化的发展趋势,发展势头也比较好。
  关键词:新能源汽车 动力电池 应用现状 发展趋势
  新能源汽车是以太阳能、电能、风能等非化石能源作为车用燃料的汽车。新能源汽车在车辆动力控制、驱动技术等方面应用了许多先进技术。当前新能源汽车以电动汽车为主要形式,所面临的技术问题表现在电池、电机、电控等方面,其中动力电池技术是新能源汽车技术问题的关键因素,也是社会各界普遍关心的新能源汽车发展问题。
  一、新能源汽车动力电池的主要类型
  从总体上看,新能源汽车动力电池包括铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等,这些动力电池各有优劣之处,在新能源汽车上应用状况也各不相同。[1]
  铅酸电池。铅酸电池是最成熟的电池技术,当前多数人都认为铅酸电池的环境污染程度高、技术水平比较差、使用起来不方便,应当逐步淘汰铅酸电池。事实上铅酸电池仍有着广阔的市场空间,90%以上的低速电动车、电动自行车等都使用铅酸电池。近年来铅酸电池的性能也有了较大改善,放电功率由20Wh/kg上升至40Wh/kg,使用寿命有350次上升至4000多次。同时,铅酸电池可回收技术也有了较大突破,回收利用率达到90%左右,这次促使铅酸电池保持较快发展势头。
  镍氢及镍镉电池。镍镉及镍氢电池具有大倍率放电、记忆效应小等特征,被广泛用于电动工具上。当前很少有汽车厂家使用镍镉或镍氢电池,仅有丰田普锐斯采用镍氢电池,但丰田普锐斯高配车型也改用了锂电池。
  锂电池。锂电池性能比较优越,比能量和比功率已经达到150Wh/kg左右和1600W/kg,并且随着锂电能技术的发展,锂电池的各项技术参数仍在不断提高。锂电池可分为液体和聚合物两种电解质,当前聚合物锂电池是锂电池发展的主要方向,聚合物电解质锂电池可分为三元锂、锰酸锂等形式,这几类锂电池在性能上不分上下,在新能源汽车上也各有应用。从总体上看锂电池是当前新能源汽车中最主要的能量来源形式。
  燃料电池。所谓燃料电池就是将氢、甲醇、甲烷等作为燃料,通过燃料燃烧的方式释放能量,为汽车提供动力。当前美国、欧盟等在燃料电池研究上进行了许多投入,并且将燃料电池技术用于新能源汽车上,但是我国燃料电池技术发展落后,面临着技术难度大、技术配套设施落后等问题。
  二、新能源汽車动力电池的应用现状
  电池技术是新能源汽车发展的关键技术,也是影响新能源汽车规模化生产和大范围普及的重要障碍。只有在动力电池技术上取得新突破,才能很好地解决新能源汽车行驶里程短、生产成本高、总体性能差等问题。理想的新能源汽车电池应当具有电池体积小、续航里程长、电池性能好、充电时间短、电池安全性好等特征,便于维护或维修。在众多动力电池技术中,锂电池的优势最为明显、应用前景也最为广泛,所以当前锂电池技术在新能源汽车上应用广泛,为此,本节以锂电池技术为主,分析新能源汽车动力电池的应用现状。[2]
  进入21世纪以来中国大力发展新能源汽车,以磷酸铁锂为主的锂电池技术逐步占据主导地位,此后三元锂电池技术又逐步占据主导技术。当前三元材料动力电池体系中镍钴锰酸锂占主导,正在低镍向高镍的方向上突破。不过从总体上看锂电池技术的许多技术指标并不理想,仍面临着电芯价格高、电芯寿命短、电芯安全性差、电芯能量密度小等问题,不能很好地满足新能源汽车对动力电池的要求。比如随着新能源汽车补贴的减少,电芯价格较高问题比较严重,需要将电芯价格下探到0.7元/Wh,但是现在的电信价格远远达不到这种要求。当前电芯寿命多为8年左右,如果电池使用过度的话,寿命将难以达到8年,与10年左右的预期寿命之间仍有较大距离。同时电芯安全性、能量密度等都还不够好,与新能源汽车电池技术的要求还有较大距离。
  此外,电池比能量对新能源汽车的发展也有较大影响,当前紧凑型轿车的电池能量为40-50kWh,对应的续航里程为350-400千米;跑车和大型suv的电池能量为110-120kWh,对应的续航里程为600千米以上。这些续航里程还远远不能满足新能源汽车的发展要求,然而要增加新能源汽车的续航里程仅仅依靠增加电池数量是不够的,电池数量越多,体积和重量也会越多,这样可能会影响续航里程。[3]当前国内新能源汽车厂家的电池能量密度都在150kWh/kg左右,续航里程也都在400左右,这样的续航里程还不能很好地满足用户需要,许多消费者都将1000千米作为新能源汽车续航里程上的重要要求,如果续航里程过低,往往难以很好地满足消费者需要,并影响新能源汽车产业的快速发展。在固态电池上许多汽车厂商都加大了投入和研发力度,大众汽车公司就宣布投资1亿美元研发固态电池,本田、丰田等日本汽车制造商也都在固态锂电池技术上加大了投入力度。但从总体上看固态锂电池技术在短期内很难有质的突破,新技术在短期内也不可能广泛用于商业领域。
  三、新能源汽车动力电池的发展趋势
  我国是世界上最大的新能源汽车生产国和消费国,在全球新能源电池市场上也占据重要位置,这些为我国新能源汽车动力电池技术的发展创造了良好条件。从总体上看,我国新能源汽车动力电池呈现出智能化、规模化、合作化的发展趋势,发展势头也比较好。
  首先,技术智能化。随着大数据技术和智能技术的发展,各个行业都呈现出智能化的发展趋势,同样汽车动力电池技术也逐步走向智能化,电池研发、测试、生产及销售等都呈现出智能化特点,比如在汽车动力电池制造中可以用机器代替人力,提高工业生产效率,降低企业的人力成本。在汽车动力电池测试、维修、使用等过程中都可以使用智能技术,提高动力电池的智能化程度。
  其次,规模化生产。当前许多汽车厂商都面临着电池成本过高的问题,所以有效降低动力电池制造成本成了动力电池发展的重要方向。当前降低电池制造成本的方式有两种:一是以崭新的技术提高电池的质量及寿命,以此降低动力电池成本;二是以规模化生产的方式降低单位产品的成本,从整体上降低电池成本;三是推动电池回收技术发展,建立完整的动力电池回收产业链,提高动力电池回收效率。
  此外,合作化发展。从总体上看新能源汽车动力电池是一个涉及原材料生产、技术研发、规模化生产等多方面内容的复杂系统,许多整合生产链、资金链、技术链等,建构合作共同、共同开发的产业发展模式。比如在动力电池生产领域,可以支持中小型企业的发展,让相关中小企业都能够参与到电池生产活动,进而形成完整的动力电池产业链;在技术研发中要充分发挥高校、高科技企业、科研院所的技术优势,建构产学研相结合的技术成果转化体系。
  新能源汽车是汽车行业发展的新趋势,大力发展新能源汽车是化解能源短缺、环境污染等问题的重要方式。其中,动力电池是新能源汽车的重要组成部分,也是当前新能源汽车发展的技术短板,所以应当深入研究新能源汽车动力电池所面临的问题,推动新能源汽车动力电池技术发展。
  参考文献
  [1] 杨帆,孔方方.国内外新能源汽车动力电池发展及供求现状[J].上海汽车,2014(09).
  [2] 郑香伟.新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势[J].内蒙古科技与经济,2016(23).
  [3] 王建建,刘效磊.新能源专用车市场发展现状与趋势判断[J].专用汽车,2016(3).
转载注明来源:https://www.xzbu.com/7/view-14882618.htm