新能源汽车电池技术的瓶颈在哪？
来源：宝鄂实业
2019-11-27 10:47
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在锂电池的构成物质中，有磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料，但要靠着“锂离子”这个元素在正、负极中的嵌入与脱出，才可实现电能与化学能的相互转化，最终完成充放电过程。然而，锂电池的技术进步发展缓慢。虽然锂离子电池经过发展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照现在车辆油箱的位置大小，且电池重量符合车辆承载能力和轴荷分配要求，动力电池比能量应达到 500-700Wh/kg。而目前的锂离子电池的能量密度远远低于该值。因此目前提高动力电池能量密度是制约锂离子电池发展的一个瓶颈问题，还是难以满足快速增长的电子产品、电动汽车等的需求。
相应研究
近些年来，研究人员努力提高锂电池的能量密度（电量体积容量比）、价值、安全性、环境影响以及试用寿命，并在设计全新类型的电池。但帕瑟里尼表示，现在传统锂电池技术已接近瓶颈，进一步优化的空间有限。为了突破能量密度低这个电池的瓶颈问题，国内外学者主要做了以下几个方面的研究。
在材料方面，而以硅基和锡基合金作为锂离子电池的负极材料。通过这种材料的改进的锂离子电池其理论的容量可分别高达4200Wh/kg和990Wh/kg，完全能满足纯动力汽车动力电池能量的要求，但是硅基锂离子电池由于充放电过程产生巨大材料体积膨胀效应，以及锂在硅膜中扩散系数相对较小、电化学性能显著恶化；锡基合金负极材料电池理需解决首次不可逆容量高，充放电循环性能差的问题，目前未能在纯电动汽车动力电池领域得到产业化。
另外一方面，主要是从制备技术和成组技术上进行突破。从电池的制备技术综合考虑，采用纳米技术制备来提高电池的性能，开发新型的纳米材料。从成组技术上考虑，可合理设计动力电池系统模块化结构，减少由电池单体组成的电池组产生的性能衰减，减小电池组中电池单体一致性的影响；并且通过对实车上电池系统进行能量管理，实现能量的进一步合理分配利用。目前主要集中在对电池组的能量管理、充放电均衡、以及SOC估算等方面。在电池组能量管理研究方面，针对混合动力电动汽车能量分配，国内外学者对电池组能量管理分配策略做了大量的研究，总结出了功率跟随控制策略、幵关式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊控制策略等一系列能量管理控制策略。
