[精品]全球动力电池技术和产业化发展现状与趋势

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1、全球动力电池技术和产业化发展现状与趋势新能源汽车，已经在我国的节能减排战略屮被赋予更高的希望。动力电池,屯机技术和电控技术正是新能源汽车的三大核心技术，而这三方面的技术及产业化程度，将成为我国油电混合动力汽车和纯电动汽车未來规模化发展的前提。一、动力电池技术的发展现状作为混合动力汽车和纯电动汽车的三大核心技术之一，动力电池负责储存并为屯动机提供电能，其容量(能量密度)决定了汽车的续航能力。目前动力电池的类型主要有铅酸电池、鎳镉电池、鎳锌电池、镰氢电池、锂离了电池、超级电容器和燃料电池等。难好产业化易难程度和环保好差程度尚未产业化，性能好”/Hr—匚

2、=I环保,但价格高昂。]厂锂离施弛材目前车用电池的产业化热点‘性能好、环保9价格和安全性有待进一步提升。易差基本退岀车用电池研发领域寿命短，性能不适应于车用电池。.污染严重，已基■本被淘汰。混合动力车应用最多的电池类型，性能较好，但价格高，含污染性金属银。杲早应用作车用电池，目前仍有使用‘成本低，但比能量较低"自放电率高-循环寿命低-不环保。车用电血资料来源：上海科学技术特报研究所ISTIS图1车用电池发展方向*鎳镉电池、鎳锌电池、超级电容器鎳镉电池使用寿命较短、过度充电易发生爆炸，

3、仏冃污染严重；鎳锌电池存在寿命短、锌电极不稳定等问题；超级电容器

4、的续航时间太短，只能作为改善汽车性能和支持动力系统的辅助设备。这三类动力电池都无法成为汽车主动力源。*铅酸蓄电池铅酸蓄电池的应用历史最长，技术最为成熟，是成本、售价最低廉的諮电池,已实现大批量生产。其中阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)一度成为重耍的车用动力电池，应用在众多欧美汽车公司开发的EV和HEV上，例如通用在20世纪80年代和90年代分别开发出的Saturn和EVI电动汽车等。但是，铅酸电池的比能量较低，续航吋间短，自放电率高，循环寿命低；其主要原料铅的重量大,而月•在生产和回收过程屮可能产生重金屈的环境污染。所以，目前铅酸电池主要用于汽车启

5、动时的点火装置，以及电动自行车等小型设备。丄银氢电池银氢（Ni/MH）电池具有良好的耐过充、过放能力，不存在重金属污染问题,而且在工作过程中不会出现电解液壇减现象，可以实现密封设计、免维护。与铅酸电池和鎳镉电池相比，镰氢电池貝有较高的比能量、比功率及循环寿命。其缺点是电池具冇的记忆效应较差，而R随着充放电循环的进行，贮氢合金逐渐失去催化能力，电池内压会逐渐升高，影响到电池的使用。此外，银金属昂贵的价格,也导致成木较高。目前许多欧美国家和F1本企业都在研制车用镰氢电池，并已实现了批量生产和使用，是混合动力汽车研制中应用最多的车载电池类型。美国的Ovo

6、nic公司、日本的松下、丰田、本田、东北电力、汤浅、古河、三洋、新神户电机等均推出了银氢电池駅动的电动汽车，德国的Varta公司、法国的SAFT公司和韩国的现代汽车公司也研制出电动车用银氢动力电池并装车运行。最典型的代表即口前混合动力汽车量产规模最大的丰田Priuso丄锂离子电池车用锂离了动力电池是在一次性锂电池基础上发展起來的，是目前纯电动车用电池研发的主要方向。锂离子电池具冇无记忆性、自放电率低、环保、高比能量、高比功率等诸多优点，是继银氢电池之后，最受研发机构和汽车厂商青睐的潜力车载电池。根据正极材料的差异，锂离子动力锂电池主要包括钻酸锂电池

7、、牒酸锂电池、锚酸锂电池、磷酸铁锂电池等，止极是含锂金屈化合物（LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4等）,负极是碳素材料。早期研发的钻酸锂和鎳酸锂电池由于含钻和鎳,成本较高，而且还存在稳定性不好等缺点的制约，发展遇到瓶颈。新近研发的猛酸锂电池和磷酸铁锂电池技术有了较大进展，解决了不稳定、易爆炸的安全问题,得以在众多电动汽车进行应用。例如2009年6月开始量产的三菱iMiEV屯动车、2009年夏季上市的梅赛德斯•奔驰S400BlueHYBRID混合动力车都使用锂离了电池作为莫动力系统。2010年上市的雪佛兰Volt沃蓝达，其驱动能源储存在一个

8、功率为16千瓦/小时的T型锂离子电池组中。预计在2011年底上市的福特福克斯电动车也是基于锂离子电池的电动汽车。虽然口前锂离子电池在电池管理系统、电池组应用技术、安全性能、高额成本等方面还存在一定局限，需要继续进一步发展，但从当前各类车用动力屯池性能比较、技术水平及其发展趋势來看，锂离了动力电池应用而景更好，若其电池成本等问题可以解决，将逐渐取代铅酸电池和鎳金屈电池，成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。i燃料电池燃料电池与常规电池的不同之处在于：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发屯不同，它不受卡诺循环（由

9、两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程）的限制，能量转换效率高。尽管现在燃料电池的市场需求相当小，预计2010-2015