新能源汽车电池简析及未来技术展望
来源：宝鄂实业
2019-10-17 22:20
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随着我国新能源汽车销量的不断增加，以及电池技术的不断更新。作为新能源汽车的心脏，动力电池由于原材料的不同也分为不同的类型。如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等，由于各自的优势，在汽车工业发展的一定阶段得到了广泛的应用。目前市场上主流的动力电池是锂电池。那么，锂电池的优缺点是什么呢？未来电池技术将如何发展？
为什么磷酸铁锂电池是安全的？
磷酸铁锂电池是锂电池的一种。目前，比亚迪E6、北汽EV160、腾世等部分电动车生产企业将其作为汽车的动力源。目前，磷酸铁锂电池的热稳定性是汽车锂电池中最好的。当电池温度在500-600℃时，内部化学成分开始分解，而属于同一锂电池的钴酸锂电池内部化学成分在180-250℃时已经处于不稳定状态。也就是说，在锂电池中，磷酸铁锂电池的安全性是首屈一指的。正因为如此，它已成为电动汽车电池的主要类别之一。
为什么特斯拉青睐三元锂电池？
特斯拉S型三元锂电池的重量能量密度约为200wh/kg，而磷酸铁锂电池的能量密度约为150wh/kg，这意味着相同重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池具有更长的续航时间。然而，当三元锂电池温度为250-350℃时，其内部化学成分开始分解，对电池管理系统提出了更高的要求。以特斯拉S型为例，整车配备了7000多块18650三元锂电池。电池管理系统需要监控每个电池的使用状态，这无疑增加了电池管理系统的控制难度。
燃料电池是一种将化学能转换成电能的发电装置，而不是所谓的“电池”。其能源主要取决于燃料和氧化剂的连续供给，能量转换效率高，无污染，寿命长，运行稳定，被业界公认为未来汽车的最佳能源。
新电池技术展望：物理电池
物理电池是指依靠物理变化来提供和储存电能的电池的总称，如“瞬间充满电的超级电容器”和“比功率为5000-10000w/kg的飞轮电池”，它们是物理电池家族的成员。
一。超级电容器
超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种供电元件。其功率密度高达300-500w/kg，是普通电池的5-10倍。它主要依靠双电层和氧化还原伪电容电荷来储存电能，不发生化学反应，因此被归类为物理电池。与化学电池相比，超级电容器有三个明显的优点：
①重复充放电次数为10万次（传统化学电池只有几百到几千次），使用寿命远高于化学电池；
②超级电容器在充放电过程中功率密度很高，能瞬间放电大量电能，能满足车辆更广泛的功率需求；
③工作环境适应性较好。一般情况下，当室外温度为-40℃~65℃时，能稳定正常工作（传统电池一般为-20℃~60℃）。
2.飞轮电池
飞轮电池是20世纪90年代提出的一种新概念电池，它利用飞轮转动时产生的能量原理进行充放电。著名的“保时捷911 GT3混合动力车”和“保时捷918 Spyder”是当今四款车中的一款，两个前轮上都装有飞轮电池。飞轮技术将制动收集的动能转化为电能，并将电能储存在飞轮中。在加速过程中，能量会转移到前轮上，从而提高内燃机的加速性能，降低油耗。
随着新能源汽车的发展，电池作为重要部件之一，能量密度在不断提高。中信国安盟固利新能源科技有限公司研究院副院长刘正耀表示：“电池革命的关键在于材料，三元材料将成为主流的正极材料体系，石墨与软碳、硬碳等具备不同特性的负极材料混合应用也将成为负极材料的主流体系。另外，石墨烯在我国已经开始进入中期试验阶段，量产后会大幅度提高电池的能量密度水平及寿命。”
同样，电池专家肖成伟也表示：“动力电池向着高能量密度的趋势发展。从安全性角度考虑，磷酸铁锂电池要优于其他种类电池，而且它在中国应用的数量也是最大的；从正极材料来讲，磷酸铁锂材料不仅是研究关注的重点，也是产业化的重点。另外，大家都希望把能量密度达到300Wh/kg电池实现批量化应用，那么就可以将高镍材料与石墨类材料匹配，同时与薄型改性的隔膜涂层结合，逐步做到300Wh/kg；从负极材料来讲，石墨类的材料现在已经是很成熟的产品，未来则以硅碳作为研发重点。
