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电池知识

深度分析电动汽车电池技术现状及未来趋势!

来源:宝鄂实业    2019-06-12 19:08    点击量:

电池从本质上来看,就是一种能够将储存的化学能转化为电能的设备,电池就是一个小型的化学反应器,通过反应产生高能电子,用以注入外部设备之中;如单纯从化学电源角度来看,电池可分为原电池、蓄电池、储备电池和燃料电池;如延伸到物理电源,电池可拓展出太阳能电池、温差电池等电池种类,那么你对电池技术历史知多少?电池技术未来走向哪里?电动汽车电池技术现状及未来趋势如何?猫哥为你展开深入分析:

1、电池技术萌芽阶段

电池技术是一项伟大的发明,有着精彩而悠久的历史,最早的原始电池可以追溯到公元前250年,美索不达亚文明首次出现的巴格达电池,电池英文“Battery”首次出现在1749年,它由美国发明家本杰明*富兰克林首次使用,当时他使用了一组串联的电容器来进行电学实验(本文属于原创,猫视汽车首发,转载请注明)。

1786年,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,发现生物电,并公布于学术界,1800年,伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发,用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池,1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化,能保持平衡电流的锌─铜电池,又称“丹尼尔电池”。

1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池,也是蓄电池的前身;与此同时,法国的雷克兰士发明了碳锌电池,让电池技术走向了干电池领域,由此迎来了电池技术的商用阶段。

2、电池技术商用阶段

电池技术商用始于干电池,它由英国人赫勒森在1887年发明,并于1896年在美国批量生产,与此同时,ThomasEdison在1890年发明可充电的铁镍电池,也于1910年实现商业化量产。

至此以后,得力于商业化驱动,电池技术迎来了突飞猛进的时代,ThomasEdison在1914年发明碱性电池,SchlechtandAkermann在1934年发明镍镉电池烧结极板,Neumann在1947年开发出密封镍镉电池,LewUrry(Energizer)在1949年开发出小型碱性电池,由此迎来碱性电池时代。

进入1970年代以后,电池技术受能源危机的影响,逐步往物理电源方向发展,除了1954年就出现了的太阳能电池技术持续进步外,锂电池和镍氢电池也逐步被发明和商业应用,如我国在1987年实现锂电池的商业化生产,1995年镍氢电池商业化生产初具规模。

 

3、电池技术未来趋势?

进入21世纪以后,许多国家都开始制定中长期的太阳能开发计划,如美国的国家光伏计划、日本的阳光计划以及中国的西部省区无电乡通电计划,太阳能应用技术会从单晶硅和高级器件、薄膜光伏技术、PVMaT、光伏组件以及系统性能和工程、光伏应用和市场开发等5个领域逐步深入。

为此,太阳能电池技术也取得了长足的进步,其一体现在硅太阳能电池的进步,它分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种,当前单晶硅太阳能技最为成熟,但是由于单晶硅成本价格高,会逐步被多晶硅薄膜太阳能电池取代,不过最有前途的还是非晶硅薄膜太阳能电池;其二,纳米晶太阳能电池正逐步走入人们的视野,它以极低的制作成本和简单的工艺,却能收获稳定的性能,其制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到20年以上。

4、电动汽车电池未来如何?

从以上电池技术发展历史来看,电池技术正在往新材料和清洁能源的方向发展,也取得重大的突破,但是在商业应用上却很少,其主要原因在于不能兑现低成本和多容量的承诺;

因此,当前电动汽车用蓄电池研究仍集中在锂电池,其次为铅酸电池、镍氢电池和钠电池,日本和美国在电动汽车用蓄电池及其管理系统专利申请数量居全球前两位,尤其是特斯拉和松下的密切合作,并没有刻意改变电池的材料,即采用的依旧是锂电池,仅仅通过提升效率和改进生产,就能根据汽车需求进行电池优化,这说明制造业与工程技术密切结合,是促进电池技术商业化应用一条可用途径。

但是锂电池的进步空间有限,锂电池生产费用高昂,锂电池的使用以及回收会带来一定环境污染,再加上锂矿在全球分布不均,如电动汽车都采用锂电池,依旧会出现受制于产锂国的情况,这与燃油车现状如出一辙。

因此,未来电动汽车用蓄电池还是需要往新材料和清洁能源方向发展,如太阳能、风能、水能、硅材料、纳米晶等,才是一劳永逸解决电池高成本、环境污染和能源危机的最佳途径。

走以市场导向为主的发展之路

问:我国新能源汽车发展处于什么阶段?

答:随着新能源车产销的迅速增加,有业内人士认为,我国新能源汽车已经进入快速发展阶段。但我的看法不是这样。一个新兴产业的成长一般要经过酝酿期、导入期、快速发展期与成熟期四个阶段。导入期也称培育期,我国新能源汽车目前正处在这个阶段。

2015年第四季度曾出现了新能源汽车销售的峰值,当时就有声音认为,我国新能源汽车驶入快速道,进入了快速发展期。然而到了2016年便回落下来。如今看来,2015年四季度的峰值多少与骗补现象有关联,造成了数据中存在一定的水分。随着国家对骗补行为的查处,今年的数据逐渐回归正常。如果仅根据局部数据判断一个产业的发展趋势,有可能会得到错误的判断,导致过于乐观的结论。

问:现阶段,新能源汽车发展存在哪些问题?

答:判断新能源汽车是处于导入期还是快速发展期,除了观察数据的趋势外,更重要的是看产业发展的推动力,是国家政策为主还是市场为主。

目前我国新能源汽车仍然需要国家政策的大力支持,补贴政策还不能取消,基础设施还很不完善,产品性能与价格还未达到可以与传统产品竞争的水平,产业链还不够强壮与完善,消费者对新能源汽车的认知与接受度还有待提高。摆在我们面前的任务仍然十分艰巨,工作量很大,切不可放松努力,让已经启动起来的产业发展放缓下来。

按照目前的政策设计,我国将于2021年取消补贴,代之以环境、能源为因素的常态鼓励政策。也就是把2021年设为一个转折点,期待在那个时候实现由导入期到快速发展期的过渡。期望实现年销售量达到二、三百万辆以上,能够占到汽车总销售量5%到10%。今后这四年是决定我国新能源汽车总体成败的关键阶段。

总结

电池技术有着悠久的历史,从最初的萌芽,到逐步商业应用,正走在新材料和新能源发展道路上,但是电池新技术的商业应用却是一个难题,体现在无法兑现低成本和高容量电池制作上,因此当前电动汽车用蓄电池仍旧集中在锂电池,但是锂电池技术进步空间有限,未来电动汽车用蓄电池还是需要往新材料和清洁能源方向发展