歐盟汽車動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀

1、歐盟汽車 動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀隨著全球能源危機(jī)與環(huán)境污染的日益加重，電動(dòng)汽車的 發(fā)展已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展方向之一。動(dòng)力電池是電動(dòng)汽 車的關(guān)鍵部件，動(dòng)力電池高能量密度、高功率、快速充放電 要求，高安全性能和高可靠性要求無疑是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技 術(shù)要求，也是電動(dòng)汽車最主要的技術(shù)門檻之一。電動(dòng)汽車的 動(dòng)力電池組是電動(dòng)汽車的重要組成部分，直接影響著電動(dòng)汽 車的起動(dòng)、加速、行駛里程等多項(xiàng)性能。因此，對動(dòng)力電池 組進(jìn)行測試是電動(dòng)汽車研發(fā)的重要環(huán)節(jié)。動(dòng)力電池的種類有很多種，在電動(dòng)汽車上常用的有動(dòng)力 鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、鋅空氣蓄電池、鎳鎘蓄電池、 鎳氫蓄電池以及燃料電池等，每種電池的原理和結(jié)構(gòu)各不相 同，但

2、是作為電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池，它們的性能都應(yīng)符合車 輛行駛對電池的要求。1.1. 鉛蓄電池鉛蓄電池作為儲能電源，它具有成本低，性能穩(wěn)定可靠 的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一次充電的行程短、比能量低的問 題。它是成熟電動(dòng)汽車蓄電池，也是目前唯一能大量生產(chǎn)供 應(yīng)的電動(dòng)汽車電池。一次充電的行程一般約在30-40km，充電時(shí)間要4-6h，比能量只有30Wh/Kg,電池重量太大。為此 人們一直探索如何改進(jìn)鉛酸電池的性能，開發(fā)能量效率更 高、穩(wěn)定性更好， 電荷容量更大的新電池。 比如： 不易滲漏、 使用可靠的膠體鉛酸電池，它是在硫酸水溶液的電解液中添 加Na20Si02,電解液呈膠體狀，構(gòu)成了膠體電解質(zhì)。膠體的 狀況

3、會隨著溫度和電場的作用而變化，當(dāng)電池放電時(shí)，膠體 的凝聚性會更明顯；溫度降低，膠體內(nèi)部溶液擴(kuò)散遷移及傳 導(dǎo)性變差， 內(nèi)電阻增加。 它的性能、 價(jià)格與鉛酸電池差不多。由于電解質(zhì)中有Na2S04存在，在極板硫化過程中，會同時(shí)產(chǎn) 生硫酸鉛、硫酸鈉結(jié)晶，從而防止了極板生成粗大的硫酸鉛 結(jié)晶體，容易再次充電活化；不易喪失極板的多孔性；還能 防止正極板上生出尖銳的硫酸鉛突起，避免隔板被刺穿形成 極板間短路。從壽命講，膠體鉛酸電池是現(xiàn)在泛用鉛酸電池 的4倍以上，在30C -50 C仍能很好工作，且工作性能相當(dāng)穩(wěn) 定，可謂是比鉛酸電池性能有了大幅度提高。盡管如此，出 于環(huán)境保護(hù)的考慮，人們對鉛蓄電池的大量使用

4、仍有擔(dān)憂， 如何回收廢舊的鉛酸電池，避免對于環(huán)境的污染，已經(jīng)成為 了當(dāng)務(wù)之急，另外鉛蓄電池的循環(huán)經(jīng)濟(jì)問題和鉛再生產(chǎn)業(yè)發(fā) 展問題也變得日益重要。1.2. 鎳鎘電池鎳鎘電池由于環(huán)境污染和記憶效應(yīng)等缺點(diǎn)，目前已沒人 把它作為電動(dòng)汽車的候選電池。鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一 樣，屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過鎳氫蓄電池不存在重金屬污染問題。主要優(yōu)點(diǎn)：相對于其他電池，Ni / MHfe池的優(yōu)異特性表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：(1) 高比能量 ( 衡量電動(dòng)車一次充電行駛里程)已與鋰離子電池水平相當(dāng)；(2) 高比功率 (賦予電動(dòng)車良好的啟動(dòng)、 加速、爬坡性能 ) ；(3) 長壽命特性(賦予電池良好的經(jīng)濟(jì)性 )平

5、均壽命300 600次：(4) 安全性能高，無污染物，被譽(yù)為 綠色電源” 。日本從事電動(dòng)汽車用 Ni / MH電池開發(fā)的代表性廠家為松 下公司和豐田公司。美國的 Ovonic公司和美NUSABC美國先 進(jìn)電池聯(lián)合體)也正在積極開發(fā)研制 Ni /MH電池。中國的Ni / MH電池技術(shù)也處于國際先進(jìn)水平。通過近幾年的發(fā)展，我 國已經(jīng)成為全球的第一大鎳氫電池生產(chǎn)國。從比容量、比功 率、安全性、環(huán)境友好性等方面來看，MH/Ni 電池是最有希望的候選者。根據(jù)目前 MH/Ni電池的技術(shù)發(fā)展水平，它也是 HEX用化學(xué)電源在近一階段的最佳選擇。MH/Ni電池的充放電可看作氫在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移，電解液無增減現(xiàn)象

6、，電池 可以實(shí)現(xiàn)密圭寸設(shè)計(jì)。 MH/Ni電池比鎳鎘電池具有更高的比能 量，高功率的Ni / MK池的比功率可達(dá)到900w/Kg(瞬時(shí)脈沖 放電功率)，比能量可達(dá)95Wh/Kg以上；而循環(huán)壽命長，全充 放電可達(dá)1000次(80 % DOD)淺充放電5IO萬次(40 % DOD, 工作環(huán)境溫度范圍為-30 C+55C ;耐過充放。目前日本的豐田公司、本田公司和美國的通用汽車公司、福特汽車公司等生產(chǎn)的混合電動(dòng)車所用的輔助動(dòng)力系統(tǒng)均為MHNi 電池組（均在第 17屆國際電動(dòng)車研討會上展出 ） 。因此大力發(fā)展 HEV用 Ni / MH電池是有戰(zhàn)略意義的。1.3. 鋰離子電池鋰離子電池按電池內(nèi)部材料的又可

7、分為鋰鎳鈷電池、鋰 錳電池、鋰鎳電池、磷酸鐵鋰電池。鋰鎳鈷電池是鋰鎳電池 和鋰鈷的固溶體（綜合體） ，兼具鋰鎳和鋰鈷的優(yōu)點(diǎn)，一度 被產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為是最有可能取代鋰鈷電池的新正極材料，但鈷 正極電池在放電過程往往會形成金屬鋰。因?yàn)榻饘黉嚲哂幸?燃的特性，如果安全措施失效時(shí)，金屬鋰往往引發(fā)燃燒，所 以安全性還是無法有更大的突破。鋰錳電池的成本低且安全 性比鋰鈷好很多，但循環(huán)壽命欠佳，且高溫環(huán)境的循環(huán)壽命 更差，高溫時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)錳離子溶出現(xiàn)象，高溫造成自放電 嚴(yán)重，以致儲能特性差。鋰鎳電池的成本低且電容量較高， 不過，制作過程困難且材料性能的一致性和再現(xiàn)性差，最嚴(yán) 重的是依然有安全問題。磷酸鐵鋰電池則同

8、時(shí)擁有鋰鈷、鋰 鎳和鋰錳的主要優(yōu)點(diǎn)，但不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且 磷、鋰、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題， 而且，工作電壓適中（3.2V ）、電容量大（170mAh/g）、高放 電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的 穩(wěn)定性高，是目前產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為較符合環(huán)保、安全和高性能要求的鋰離子電池。1.4. 燃料電池燃料電池具有高效率 （ 加上余熱回收，能源效率高達(dá) 80） 、裝備質(zhì)量輕、清潔無污染、無需充電、工作可靠、 壽命長等許多優(yōu)點(diǎn)，十分適宜于汽車上使用。90年代以來燃料電池成為各個(gè)發(fā)達(dá)國家競相開發(fā)的電動(dòng)車電池。加拿大、 美國、日本、德國等國家處于領(lǐng)先地位，其中以加拿大的巴 德拉公司最為先進(jìn)。由于汽車運(yùn)行工況復(fù)雜，如果單獨(dú)用燃 料電池作動(dòng)力源會導(dǎo)致燃料電池后備功率很大，引起重量增 加，成本上升，氫氣利用低的問題。所以，目前的燃料電池 幾乎全部采用燃料電池加輔助動(dòng)力源的混合驅(qū)動(dòng)方案。制造 成本高是燃料電池商業(yè)化所面臨的主要問題。目前燃料電池 的制造成本約為30美元PkW,是高性能內(nèi)燃機(jī)的制造成本的6倍，比功率僅為常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的 1 3。目前以氫為燃料的電動(dòng) 汽車在性能上已經(jīng)基本趕上了燃油汽車。但