新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势

发表时间:2020/12/3   来源:《科学与技术》2020年28卷21期   作者:乐翎芯 张文博 陈怡雯
[导读] 在新能源汽车中,主要利用常规、非常规型车用燃料,以及新型的车载动力装置来充当动力来源。该类汽车是一种综合了驱动、动力控制等领域先进技术,存在着先进技术原理、新型结构的交通工具
        乐翎芯 张文博 陈怡雯
        上海市质量监督检验技术研究院 上海  201100
        摘要:在新能源汽车中,主要利用常规、非常规型车用燃料,以及新型的车载动力装置来充当动力来源。该类汽车是一种综合了驱动、动力控制等领域先进技术,存在着先进技术原理、新型结构的交通工具。在新型能源类型上,可燃冰、风能、电能等方式的新型能源都逐步被开发使用,而在新能源汽车当中,电能的应用最为广泛且深入,当下的电动汽车已经投入市场,进行了规模化的生产,革新了汽车领域,为国民用车提供了更多选择,为环境保护事业的开展贡献一份力量。
        关键词:动力电池;应用现状;新能源汽车

        一、不同种类动力电池的应用现状
        1.1 燃料电池应用情况
        燃料电池并不具备储电功能,与蓄电池存在明显差异,其作用原理是通过燃烧氢、乙醇、甲烷等物质进行发电,驱动汽车运行,其燃料类型可包括固体氢化物、磷酸燃料、碱性染料等。燃料电池所用燃料较为常见,且污染小,尤其是以固体氢化物为燃料的电池,燃烧发电过程中产生的污染极少,被看作一种绿色环保的理想动力源。燃料电池的比能量较强,但目前我国燃料电池技术仍存在一定缺陷,其电池制造难度较大,所需成本较高,且配套设施少,补充燃料不方便,阻碍了燃料电池的发展。
        1.2 蓄电池应用情况
        1.2.1 锂离子电池应用情况
        锂电子电池是目前新能源汽车最常使用的动力电池类型,可采用液体或聚合物作为电解质,其蓄电量大。在不断研发调整下,锂离子电池的比能量与比功率分别可达150Wh/kg、1600W/kg,且各项指标参数还有进一步提升的空间。在市场中,聚合物电解质类型的锂电子电池是主流电池产品,而聚合物的成分也有多种类型,包括磷酸铁锂、锰酸锂、三元锂等。不同成分的电池的性能、使用寿命、生产成本等存在一定差异,其中磷酸铁锂成分的电池的特点在于性能稳定,使用寿命长;锰酸锂电池的特点在于成本低。在实际应用中,各新能源汽车企业依据自身情况的不同选择不同类型的锂离子电池。但整体而言,该类型电池的寿命较长,蓄积的电能量高,安全性较好,成本较低,且电池重量小,抗压能力强。
        1.2.2 铅酸电池应用情况
        铅酸电池也是新能源汽车中常用的动力电池类型,其应用历史达100多年,主要优势在于生产的过程简单,技术成熟,成本较低,且可为汽车中的电子、电气设备的运行提供能量。该类型电池在新能源汽车动力电池的市场中较为受欢迎,也占据了较高份额。但铅酸电池同样也存在着各种缺陷,包括能量低、性能较差、超负荷使用可降低工作性能、电池使用寿命短等问题,导致汽车提速功能差、续航能力差。因此,铅酸电池的在新能源汽车领域的使用也受到一定抑制,主要应用于低速电动汽车的制造中。虽然铅酸电池存在较多问题,但仍是电动车动力电池市场中十分常见的类型,相关企业也十分重视对于提高铅酸电池工作性能的研发,以优化该类型电池的负荷状态,提高放电能量,改善其对于超负荷使用的承受力,以延长其循环使用寿命。经过不断研究调整,铅酸电池的比能量、循环寿命甚至回收再利用率均得到明显改善,使其在动力电池市场中仍占据着重要地位,具备良好发展前景。
        1.2.3 镍氢与镍铬电池应用情况
        镍氢电池与镍铬电池属于碱性电池,其原理是使镍基在碱性溶液中发生电解反应,产生电能,其反应过程无有毒或有害物质产生,污染较小。此外,镍氢与镍铬电池中含有镍、铬等金属,其质量电荷量较高,比功率、比能量也较好,对于充放电的承受度强,使用寿命较长,性能较好,因此也广泛应用于新能源汽车中。但该类型电池的缺陷在于放电时间短,进而影响到汽车的续航能力与相关性能,由于镍钴、铬等材料的产量少,相对其他新能源电池而言,生产成本也较高,在一定程度上抑制了其发展前景。

尤其是近年来,随着价格相对低廉的锂离子电池的不断发展完善,产量不断增加,镍氢、镍铬电池的市场份额被抢占,价格也随之下降,在新能源汽车中的应用逐渐减少。

        二、新能源汽车动力电池的发展趋势
        2.1智能化生产
        目前针对于新能源汽车动力电池的生产工作的开展,大部分的企业还是建立在人工生产的基础上,人工生产工作的开展不仅会降低生产的效率,同时也无法保证生产的质量。而在未来的发展过程中,新能源汽车动力电池的生产工作的开展将逐渐实现智能化。通过智能化生产技术的引用代替人工生产的模式,提升生产工作的效率,同时也提升生产的成功率,最重要的是,在实现新能源汽车动力电池生产的过程中,针对于很多的零部件的制造要求比较精细化,而智能化生产的方式可以实现对于数据的精细化控制,继而提升生产的质量和水平,为更多更好的新能源汽车动力电池的生产工作的开展奠定一定的基础。采用智能化生产的方式可以实现大量的人工的节省,进而降低新能源汽车动力电池生产过程中所耗费的人工费用,实现成本的节约。
        2.2协同化发展
        无论是对于新能源汽车的制造,还是对于新能源动力电池的制造,光依靠本土的力量是远远不够的,相比于一些先进的国家来说,我国针对于新能源汽车动力电池制造工作的开展存在技术比较落后以及生产效率比较低的特点。为了实现这些问题的改善和提升,最好的方式就是实现新能源汽车动力电池的协同化生产和发展。不光是可以实现生产技术的引进,也可以采用企业合作的方式达到合作共赢的目的,可以与国外的一些比较发达的企业进行合作,通过协同生产的方式提升新能源汽车动力电池的质量。虽然在此过程中可能会耗费一定的成本,但是从长久发展的角度来说,采用协同化发展的模式是有一定的促进作用的。
        2.3回收再利用
        与传统的电池不同,新能源电池具备可回收再利用的特点,因此,除了可以实现新能源动力电池的生产之外,也可以实现旧的电池的回收。
        一方面来说,实现旧的新能源汽车动力电池的回收可以实现资源的节省;另一方面来说,实现旧电池的回收也可以减少生产的成本,进而提升企业的生产利润空间,但是就目前现阶段针对于新能源汽车动力电池的回收状况来看,针对于回收工作的开展存在很多的问题。首先,回收的成本非常的高;其次,针对于回收后的新能源汽车动力电池的在生产工作的开展存在技术不足的现象,严重地影响了新能源汽车动力电池的回收再制造生产工作的开展,而这也是在接下来的工作中所要重点关注的问题。

        三、总结
        新能源汽车经过不断地改善与调整,已经逐渐走进大众视野,得到大量生产与使用,其使用的动力电池类型也多种多样,不同发电原理、材料类型的电池各自存在优缺点,均有较宽阔的发展前景。但总体而言,动力电池的问题仍较多,给新能源汽车的续航能力、使用寿命、行驶速度、安全性等指标造成影响,仍需进一步调整完善。目前,各相关企业、机构十分重视动力电池技术的研发、智能化制造、规模化生产,同时加强企业之间的商业合作,注重废旧电池的回收利用,为新能源汽车的无污染、零排放目标而不断努力,促进动力电池与新能源汽车在汽车行业中的发展。

        参考文献:
        [1]姚乐婧.新能源汽车动力电池研究进展与展望[J].当代化工研究,2019(10):5-7.
        [2]黎宇科,李震彪.我国新能源汽车动力蓄电池回收利用现状、问题及建议[J].资源再生,2019(08):32-37.
        [3]周航,马玉骁.新能源汽车动力电池回收利用工作进展及标准解析[J].中国质量与标准导报,2019(07):37-43.
        [4]申桂英.京津冀地区实施新能源汽车动力电池梯次利用项目[J].精细与专用化学品,2019,27(06):38.
       
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