何崇文 裴庆帅 张要强 刘一品

【摘 要】在国家的大力支持下，如今我国的新能源汽车行业获得快速发展。以新能源汽车的构造来看，其动力来源为电池。运用电力驱动运行，所以运行效率高、排放量低、噪音小，得到了社会各界高度认可。为了推动新能源汽车发展，有必要充分结合当前新能源汽车电池技术情况，探索新时期发展方向，推动技术进步与革新。

【关键词】新能源汽车;电池技术;创新研究

前言：

过去的内燃机汽车运行消耗非常多的能源，且会污染和影响生态环境，不利于生态文明发展。当前国内科研与汽车制造产业大力研发新能源电池汽车，为的是有效应对电动汽车的电池技术。在新能源汽车出现之后，国内汽车行业发生了翻天覆地的变化，有效缓和了过去能源不足的问题。从某些角度来说，新能源汽车研发，是构建生态文明社会，推动汽车产业发展的关键。开发新能源汽车的过程中，最重要的事情就是认真研究新能源汽车的电池。

一、新能源汽车电池技术发展的意义

新能源汽车的核心是电池，因此电池技术的发展直接制约新能源汽车的整体发展。例如世博集团电池系统公司总裁Karsten Hang博士曾经提出“在短时间内电动车受限于电池能量密度和持续里程的制约”。可见如何提高电池技术发展是新能源汽车产业发展所必须要解决的问题之一。实践证明加强新能源汽车电池技术具有重要的现实意义：首先加强新能源汽车电池技术发展是提高新能源汽车性能的关键。电池是新能源汽车的核心，完善新能源汽车电池技术不仅可以解决新能源汽车行驶里程的问题，而且还能有效降低汽车行驶中的噪音问题，大大提高了新能源汽车的舒适度，满足了消费者的要求;其次电池技术发展也是降低电池成本的重要举措。

二、现阶段新能源汽车的主要电池技术

（一）铅酸蓄电池

这种电池使用稀硫酸电解液，包括正极板、负极板一共两个部分。该电池的性能指标存在比功率较小、比能量较小的情况，无法重复循环使用电池。每一次充电都会消耗很多的时间。在以上种种因素作用下，电动车领域并没有充分利用该技术。当然这种电池有着完善的技术，能够大规模生产，进而压低造价，所以仍有一定发展环境。目前要求低、行程短的汽车仍在使用该技术。比如电动叉车、电动观光车。

（二）镍氢电池

这种电池以镉镍电池为基础，其正极为碱式氧化镍与电解液，负极为吸氢和金。镍氢电池容量大、充电时间短。当然这种电池因为造价比较高，所以并不能大范围普及和使用。相较于锂电子，这种电池的能量密度比较小，不过胜在有着极强的稳定性。未来这种电池很有可能会成为混合动力电动车主力资源。

（三）燃料电池

该电池包括三个部分分别是电解质隔膜、正极与负极。当前国内燃料电池几乎全是氢燃料电池，被汽车制造产业广泛使用，只需要空气与燃料，不需要充电过程。这种电池有着很高的功率密度和供电效率，对生态环境造成的影响几乎可以忽略。不过这种电池同样有着生产、储存成本高的问题，需要很长的启动时间。从当前的社会状况可以了解到，目前燃料电池电动车虽然已经在开发和准备面世，但仍有许多问题需要处理，所以做不到短时间广泛普及。

（四）单体电池

单体电池有很多种形状，比如方形和圆柱形。车用电池组通常有着非常大的容量，电池的数量又多又复杂。从结构特征来看，圆柱电池并不能满足当前的电动车电池需求。方形电池有着许多种电芯制作方法，包括卷绕叠片、正极包膜叠片。方形电池有着很大的容量，被广泛用于软极电池。叠片电池可以用在各种各样的材料之中，有着很强的稳定性。相较于卷绕电池，单体电池使用周期更长。

（五）电池系统

动力电池操作简单，安全管理、热管理不够完善、数据采集不够稳定，核心单元存在比较大的差异。电池系统有必要从材料选择、结构优化出发，深入研究结构抗冲击与抗振要求，从安全检测、故障判断等角度切入研究。

三、新能源汽车动力电池应用分析

（一）锂电池的应用

锂电池是目前新能源汽车市场上应用最为广泛一种动力电池，就比如著名电动汽车厂商特斯拉采用的就是三元锂电池，该动力电池的优势在于安全性较好、功率密度较为均衡等。然而由于特斯拉电源管理技术无法解决汽车穿刺问题，通常只能够通过采取强化电池包保护措施进行解决，一旦汽车发生强烈碰撞那么电池包极为容易被击破，从而引发汽车汽车爆炸事故，威胁到车上乘客的生命安全。而我国占据新能源汽车市场较大比例的比亚迪采用的则是磷酸铁锂电池，该电池的优势特征在于安全性能优秀、循环使用寿命长以及功率密度好。它的不足之处在于能量密度相对偏低，在同重量新能源汽车续航里程上不具备优势，寒冷天气下磷酸铁锂电池会损耗较多的电量。锂电池在新能源汽车中的应用要做好系统性能優化改善作业，相关工作人员要优先采用钦酸锉负极原料作为锂电池材料，其能够做到循环利用，帮助汽车厂商降低新能源汽车的制造加工成本。此外，锂电池检修维护人员在进行对锂电子电池保养工作时，要认真注意锂电池本身的安全性，电池体积一旦变大将会一定程度影响到电子整体工作性能，不利于锂电池在汽车系统中的安全运行使用。

（二）燃料电池的应用

燃料电池具有突出的效率高、清洁、可再生等优点，其启动速度快、运行安静、比功率大、输出功率调整方便。与使用其它电池的电车相比，燃料电池汽车动力强劲、工作时间长。发电用燃料主要包括氢气、乙醇、甲醇、汽油以及天然气等，特别是纯氢气燃料，不但补充快、无排放，且不用经过热机准备过程，从而不受热循环的制约，动能的转化率是内燃机处理的3倍。初始阶段的燃料电池开发只是为了供应汽车的电能需求，因为现代商业化的驱动，电池动效、成本以及燃料来源等问题才渐渐引起大众的普遍重视。燃料电池作为电车的运行动力，已经被视作今后一段时间内的发展走向。

（三）镍氢电池的应用

在新能源汽车动力电池应用中，镍氢蓄电池属于一种碱性电池，它的应用优势在于无记忆效应、循环使用寿命较长，缺点在于成本价格偏高，难以实现大规模生产应用。镍氢电池初期购置成本相对其他动力电池是偏高的，但是因为其能够被循环长期使用，因此综合下来使用成本不会太高。通过将该电池应用在电动汽车上一次充满电可以行使345km。而目前我国在镍氢电池研究设计上已经开发出来了55A·h和100A·h的可充电电池，其功率密度超过了800W·h/kg，比能量则达到了65W·h/kg。该电池具备了良好的物理和电化学性能，被广泛应用在国防与民用领域中，其优势在于储能大、无记忆效应、质量轻以及无污染。

四、新能电汽车的电池技术创新思路

（一）加强污染管理

国内经济整体水平全面提高，使得人们对生活的追求发生了显著变化。生活质量的改变，使得市面中的私家车数量也越来越多，增加了燃油消耗，破坏了生态环境。此情此景，社会中出现了新能源汽车。

市面中最常见的新能源汽车为电力汽车。这种电力汽车因为所用能源成本比较低，且电力资源的特点是可再生，对环境造成的污染和影响不大，所以得到了广泛使用。市面中的新能源汽车广泛使用，预示着我国文明的发展与进步。从另一个角度来看，我国新能源汽车必须加强电池污染管理与控制。新能源汽车所用动力电池为锂电池，少部分使用铅蓄电池。当然不论是使用什么电池，使用中都会污染环境。电池寿命到期以后，处理方法十分关键。必须加强电池污染问题控制与研究，减少电池造成的生态威胁与影响，充分展现新能源电池价值与优势，走可持续发展道路。

（二）提升电池效率

为了精准判断新能源汽车优势与不足，最重要的事情就是提高新能源汽车的电池使用效率。为了推动我国新能源汽车产业发展，需要充分按照新能源汽车的开发要求，做好电池效率研究。为提高电池的使用能力和效率，应着眼于电池的配置方式、材料角度展开分析。材料方面，如今国内在新材料方面，研发越来越成熟，技术不断进步，这使得我国新能源电池走向了改革升级时代。研发人员需要紧随时代步伐，跟进时代脚步，让我国动力电池技术时刻保持国际领先地位。电池配置方面，不同电池有着不同的配制方法，而这将直接影响电池的能源转换率，直接影响电池重量与体积。因此研发部门应尽可能控制电池的体积大小，控制电池重量的同时，提高电池的使用效率，为我国新能源汽车的发展提供全面支持。

（三）创新材料

必须不斷创新新能源汽车电池所用材料。对此可以从下述角度切入。应充分利用热发挥效能显著的材料，比如硅锡化合物、正极富锂、高电压钴酸锂等，使用这些材料，尽可能提高电池的整体性能。此外应使用压实密度更大的材料。还要使用导电性出众，粘结性良好的活性物质物料，降低导电剂和粘结剂使用，加密压实电池材料，提高材料使用性能与加工效率。另外可以使用厚度反弹小的材料。循环使用电池之后，电池会出现厚度反弹问题。为了避免厚度反弹对电池使用造成负面干扰与影响，设计电池的时候，需要预留足够的反弹厚度空间。材料的选择，如果使用了厚度反弹性比较小的材料，则能够节省出预留反弹厚度空间，提高电池电芯的厚度，即提高电池电芯容量。厚度反弹不大的材料有着很好的循环性和使用效果。

（四）改进减震垫

一般来说，所有新能源汽车的电池系统都会配备减震垫用于减振。每个电池系统内芯与电机线架中间都会设置三个甚至是更多的减震垫，让电池系统能够稳定散掉多余热量。当然如果配备的减震垫数量过多，势必会增加振动频率与幅度。所以有必要尽可能控制减震垫的数量，优化减震垫结构，控制振幅频率和大小。所有减震垫的外部都可以设置圆柱孔连接电机线架，保障稳定性，控制振动幅度与频率。

（五）提高电池安全性

过热以后，电池很有可能出现火灾，所以在研发新能源电池的时候，不仅要考虑提高电池的运行性能，同时还要留意冷却控制电池的技术，减少电池温度变化幅度，让电池能够保持稳定安全的运行温度状态。为了对电池温度进行优化控制与管理，不需要完全从电池系统切入。从内部切入会占用过多电池功能元件。操作的时候，可以将整车的控制系统与电池连接到一起。在电池温度过高的时候，使用汽车空调系统调温控制电池的温度，以免电池温度过高引起火灾，保障电池和新能源汽车安全性。

五、结语

新时期背景下，新能源汽车必须重视电池技术创新与研究。相较于过去的蓄电池，新电池性能更稳定。镍氢电池有着优越的性能，燃料电池有着理想的性能。当然不论是哪一种类型的电池，使用中都会陷入技术性问题。未来的研究和开发，需要将重心放在污染控制以及提高电池的性能与使用效率，只有这样才能推动我国的新能源汽车发展，带动整个行业进步，创造绿色、环保的新型社会。

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（作者单位：辽宁工业大学）