翟立國(guó)

廣汽新能源汽車有限公司 廣東 廣州 511440

目前，人們的環(huán)保意識(shí)在不斷提升，新能源汽車已經(jīng)在城市中廣泛應(yīng)用。動(dòng)力電池是新能源汽車的核心組成部分，其技術(shù)和質(zhì)量水平與汽車的運(yùn)行水平、運(yùn)行安全有直接關(guān)系。在環(huán)境保護(hù)的要求下，傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池已經(jīng)逐漸被時(shí)代所淘汰，鎳氫電池雖然滿足了無(wú)污染的要求，但使用成本較高，也不適合應(yīng)用在新能源汽車中。因此，需要?jiǎng)?chuàng)新動(dòng)力電池技術(shù)，開(kāi)發(fā)更多污染且價(jià)格低廉的動(dòng)力電池，為新能源汽車的發(fā)展提供重要的技術(shù)支持。

1 常用的動(dòng)力電池簡(jiǎn)介

在新能源汽車開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，首先進(jìn)行動(dòng)力電池的技術(shù)研究，確保動(dòng)力電池的質(zhì)量，因?yàn)樗瞧嚨暮诵慕M成部分，只有安裝了動(dòng)力電池，新能源汽車才能正常使用。根據(jù)電池的工作性質(zhì)和貯存方式，新能源汽車的動(dòng)力電池可以分為蓄電池和燃料電池兩種。其中，蓄電池也被稱作是二次電池，可以通過(guò)充電的方式來(lái)反復(fù)獲取電能。常見(jiàn)的有鎳基電池、空氣電池、鉛酸蓄電池等等。純電動(dòng)汽車的動(dòng)能全部由電動(dòng)機(jī)提供，而電動(dòng)機(jī)則從電池中獲取電力，普遍選用蓄電池。

燃料電池是一種高效率的發(fā)電裝置，其是一種新型動(dòng)力電池，是我國(guó)動(dòng)力電池的主要戰(zhàn)略研究方向。燃料電池可以將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，主要由燃料、氧化劑、電解液等組成。常用的燃料有甲醇、天然氣、氫等，最理想的燃料為純氫，在水中提取的氫也是比較理想的電池燃料，因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，其反應(yīng)物為水蒸氣，并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，充分滿足了環(huán)境保護(hù)的要求[1]。和普通的電池相同，燃料電池主要通過(guò)電極上的氧化還原反應(yīng)來(lái)轉(zhuǎn)化化學(xué)能。由于燃料電池的電解質(zhì)、催化劑、工作溫度等條件存在差別，所以燃料電池的種類有很多。比較常用的有堿性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等等。不同種類的燃料電池有不同的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)車可以使用直接甲醇燃料電池。甲醇在電池反應(yīng)中會(huì)直接生成CO2和水，不會(huì)產(chǎn)生直接污染，甚至沒(méi)有污染?？梢猿掷m(xù)加入燃料，無(wú)需中行駛再進(jìn)行充電。不需要使用復(fù)雜的轉(zhuǎn)換設(shè)備，電池結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單和緊湊，且工作效率較高，比能量大，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，不會(huì)產(chǎn)生輻射和噪音污染，滿足環(huán)境保護(hù)對(duì)新能源汽車的要求。

2 新型動(dòng)力電池簡(jiǎn)介

2.1 新型鋰電池

在各類動(dòng)力電池中，鉛酸電池具有價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，所以在市場(chǎng)中所占份額較多。但是，近幾年鋰電池技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸成為最常用的新型動(dòng)力電池。最具有代表性的動(dòng)力鋰電池為以磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰電池[2]。不同電動(dòng)汽車常見(jiàn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)方案各不相同，根據(jù)汽車的設(shè)計(jì)方案，需要選擇相對(duì)應(yīng)的電池。近幾年，鋰電池技術(shù)發(fā)展迅速，雖然在技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)了電池燃燒、電池爆炸等問(wèn)題，但針對(duì)這些問(wèn)題，我國(guó)已經(jīng)研出了有效的解決措施，鋰電池的使用安全已經(jīng)有了保障，性能也隨之提升。2014年，南洋理工大學(xué)的研究人員也在鋰電池研究方面取得了成果，其研制了一種超快速充電電池，2min就可以充入70%的電力，且約有20年的高額使用壽命；2018年，美國(guó)研制了一種新型鋰電池，充電和放電的次數(shù)不少于750次?？梢?jiàn)，鉛酸電池正在被各類新型動(dòng)力電池所取代，而電池的污染性也在逐漸下降，甚至達(dá)到零污染。

2.2 新型石墨烯電池

石墨烯電池也是一種新型動(dòng)力電池，其主要利用鋰離子快速穿梭于石墨烯表面和電極之間的特性來(lái)壓縮充電時(shí)間，不僅可以減少電池的污染性，還能提升電池的使用效率，有利于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。但從目前的研究情況來(lái)看，石墨烯電池的應(yīng)用還面臨著許多問(wèn)題，如化學(xué)狀態(tài)會(huì)對(duì)其表面性質(zhì)產(chǎn)生影響，且許多專業(yè)人士不確定該電池是否具有穩(wěn)定性和較長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)壽命。不過(guò)，在實(shí)驗(yàn)階段，石墨烯電池一定取得了成功，相比在不久的將來(lái)，該電池應(yīng)用的技術(shù)性問(wèn)題會(huì)得到有效的解決。2018年，北京車展中已經(jīng)有概念車使用石墨烯超級(jí)電池，可見(jiàn)該電池的普及應(yīng)用已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。

3 新型動(dòng)力電池在汽車中的應(yīng)用

3.1 純電動(dòng)車

純電動(dòng)車完全依靠電池提供動(dòng)力，電池通過(guò)外部電源補(bǔ)充電量，所以純電動(dòng)車的行駛里程、充電時(shí)間與電池的性能有直接關(guān)系[3]。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，鏗離子電池的儲(chǔ)能效果較好，但需要消耗較長(zhǎng)的充電時(shí)間；新型石墨烯電池具有較高的能量密度，且充電時(shí)間較短，可以作為純電動(dòng)車的首先動(dòng)力電池使用。

為了提升電動(dòng)汽車的續(xù)航能力，中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)開(kāi)始積極研究能量密度更高的三元鋰電池，已經(jīng)明確了以鎳鈷錳NCM為主的技術(shù)路線，鎳鈷錳811電池是我國(guó)最高技術(shù)水平的三元鋰電池。

3.2 混合電動(dòng)汽車

混合電動(dòng)車可以分為輕度混合動(dòng)力、中度混合動(dòng)力和重度混合動(dòng)力三種。輕度混合動(dòng)力車的動(dòng)力不僅由電動(dòng)機(jī)提供，還有一部分動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)提供。其中，耐燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛，電動(dòng)機(jī)用于輔助內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，并未車內(nèi)電器提供電力。所以，混合電動(dòng)車對(duì)電池功率的要求不高，采用普通的電池即可；重度混合動(dòng)力與輕度混合動(dòng)力相同，都由電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)組成，用于驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力源為主要?jiǎng)恿υ?，要求電池具有較高的功率，普遍采用功率型鋰電池；重型混合動(dòng)力與前兩種同理，對(duì)電池功率有十分嚴(yán)格的要求，可以選擇新型鋰電池、石墨烯電池。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了確保新能源汽車的穩(wěn)定運(yùn)行，一定要做好動(dòng)力電池的研究。在研究的過(guò)程中，要從環(huán)保、效率等多個(gè)方面著手，確保新型動(dòng)力電池滿足我國(guó)新能源汽車的需求，促進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展。