新能源汽车的电池技术研究

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新能源汽车电池技术浅析（一）　

◆文／江苏吴书龙　无论是混合动力汽车，还是纯电动汽车最大的特点就是使用　了高压电池技术。目前所见的绝大多数新能源汽车均采用化学电　池技术进行驱动，由于新能源汽车电池种类较多，其中很大部分　已经被目前市场所淘、太，且对其晦涩原理进行大篇幅讲解并不　能对新能源汽车实际维修带来多大帮助，所以文章通过对镍氢　电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池三种常见的化学电池进行详　细说明。　一、镍氢电池技术　目前在美、日等发达国家的很多油电混合动力汽车均使用镍　氢（Ｎ＿ＭＨ）电池组。镍氢电池是由美国人斯坦福发明，其正极材料　是氢氧化镍（ＮｉＯＨ），负极则是金属氢化物，即储氢合金（ＭＨ），　电解液是３０％的氢氧化钾水溶液。这里所谓“储氢合金”是指具　有很强“吸收”氢气能力的金属镍，其单位体积储氢的密度相当　于储存１　０００个大气压的高压氢气。储氢合金能稳定的储气和放　气，其工作原理是利用水的氢离子移动反应来获得电流，这时氢　气在负极上被逐渐消耗掉。其能量密度（电动汽车的续航能力）与　普通的锂电池差距并不大，约为７０～１　００Ｗｈ／ｋｇ。　１．外部特征　以丰田普锐斯为代表的很多混合动力汽车均采用此类电池作　为储能元件。第三代昔锐斯的动力电池系统由动力电池模组、电　池智能控制单元、接线盒、电池采样线、　令却风扇等组成，布置　在行李箱内，位置如图１所示。　

图１第三代丰田普锐斯动力电池组安装位置　镍氢电池具有不明显的“记忆效应”，所谓电池的“记忆效　应”是指若电池每次没有放完电，如只放出４０％，那么长期使用　后，剩下的６０％容量就无法放出，这就大大缩小了电池的储存电　・Ｍａｙ　容量，直接影响电池的使用。即电池在循环充放电过程中容量会　出现衰减，而过度充电或放电，都可能加剧电池的容量损耗（锂电　池此项特性几乎可忽略不计）。因此对于厂商来说，镍氢电池控制　系统在设定上都会主动避免过度充放电，如将电池的充放电区ｌ、司人　为控制在总容量的一定百分比范围内，以降低容量衰减速度。　２．内部结构　通常混合动力汽车的电池组可能有一百多块单体电池组成。　带充电系统的电动汽车电池组含多达数百个单体电池。第三代普　锐斯动力电池组内部由电池模组、传感器、电池管理器、含接触　器ｆｌｇＨＶ接线盒总成、动力电池；令却风扇（无电刷）、维修开关等组　成，如图２所示。　

新能源汽车的心脏

汽车电池技术介绍

时间：2012-05-11 13:04:53 来源： 作者：

内燃机汽车的心脏是动力系统，但是新能源车的心脏则是电池系统，因为电池系统的优劣直接关系到车的行驶里程、使用便利性等等情况，而目前新能源动力车型最大的技术瓶颈也恰恰限制在了电池系统上，比如充电时间、充电效率、能量密度以及体积、材质、安全或者质量等等。

电池三大分类

汽车所使用的电池主要分为三大类，即为化学电池、物理电池以及生物电池，分别为：

化学电池，化学电池是利用物质的化学反应发电的电池系统，其中主要分为原电池、蓄电池以及燃料电池和储备电池四种。

1、原电池，其实就是一次性电池，是指电池放点后不能用一般的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌-二氧化锰干电池、锂锰电池、锌空气电池以及一次锌银电池等都是此类一次性电池。

原电池工作原理 2、蓄电池，又称二次电池，是指电池在放电后可以通过充电的方法是活性物质复原而继续使用的电池，其实也就是我们目前最常见的充电电池，比如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池等等。

蓄电池是目前汽车上最常见的一种电池 3、燃料电池，燃料电池又称联系电池，是指参加反映的活性物质从电池外部连续不断的输入电池，或者可以说其实燃料电池就是一个发电站，比如质子交换膜燃料电池、碱性染料电池、磷酸燃料电池等等。

4、储备电池，这种电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注入电解溶液使正负极接触，此后电池进入待放电状态，如镁电池、热电池等等。

储备电池

物理电池，物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器以及飞轮电池等。

太阳能电池 生物电池，生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池。酶电池以及生物太阳电池等等。

微生物电池工作原理

新能源车对于电池系统的要求

就像对于内燃机车对于发动机的各种要求，新能源车对于电池组也有着苛刻的要求，而这几项对于电池组的要求则直接关系到了新能源车在电动驱动方面的效能等问题：

2019年第1期新型燃料电池技术

氢是一种替代燃料，按重量计算，它的能量含

量很高。它大量储存在水、碳氢化合物和其他有机

物中。氢可以从多种多样的资源中产生，包括化石

燃料、生物质和水电解，以及风能、太阳能或电网电

力。氢气的环境影响和能源效率取决于它是如何

产生的。氢和燃料电池可以广泛应用。由于燃料

电池可以独立于电网，因此对于数据中心、电信塔、

医院、应急响应系统甚至国防军事应用等关键负载

功能来说，它们也是一个有吸引力的选择。燃料电

池与电池类似，它们不是燃烧产生电能。与今天的

汽油车类似，燃料电池电动汽车在一箱氢燃料上的

行驶里程可以超过300英里。他们可以在几分钟内

补充燃料，而且加燃料体验几乎和加油站一样。由

于发动机(即燃料电池)没有移动部件，永远不需要

换润滑油。

1氢燃料电池技术未来的可持续性[1]

Kumar讨论了一些关键的能源、环境和可持续性

问题，以及氢和燃料电池技术作为这些问题的潜在解

决方案之一的作用。氢是一种特别吸引人的运输燃

料。它是产生污染最少的燃料，可以在任何有水和清

洁电力的地方生产。用太阳能电解水或可再生生物

质气化制氢，然后用于燃料电池电动汽车(FCEV)的燃

料循环将产生很少或根本不会产生局部的、区域的或

全球污染。氢燃料电池汽车将结合电池动力电动汽

车(BPEVS)的最佳特性—零排放、高效、安静运行、长

寿命—内燃发动机汽车(ICEVs)的长距离和快速加油

时间。如果燃料电池技术如预期的那样发展，那么氢

燃料电池汽车将和太阳能电池汽车有一个重大的进

步，它们将比氢燃料电池汽车更清洁和更高效，比氢

燃料电池汽车有更短的加油时间和更低的生命周期

成本。作者将揭示用燃料电池取代现有发电源的可

能性。

燃料电池的类型主要取决于它们所使用的电解

质的类型。而电解液的类型又决定了操作温度，不同

类型的操作温度差别很大。高温燃料电池的工作温

度在1100华氏度(600摄氏度)以上，这些高温使得轻

烃燃料(如甲烷)在有水存在的情况下自发地内部转化为氢和碳。

新能源汽车电池技术的研究和发展趋势

一、新能源汽车电池技术的概述

随着环保意识的普及和能源危机的日益严峻，新能源汽车备受瞩目。而作为新能源汽车最重要的能源提供者，电池技术的研究和发展无疑成为了重中之重。新能源汽车电池技术包括电池种类、电池组结构和管理系统等方面，其发展趋势也在不断地变化和完善。

二、新能源汽车电池种类

1.铅酸电池：铅酸电池是目前应用最广的一种电池，主要应用于传统燃油汽车上。虽然铅酸电池的性能并不比较优异，但其价格低廉、使用寿命长，维护简单等优点仍然让它在某些市场拥有一定的优势。

2.镍氢电池：镍氢电池是一种次级电池，特点是能量密度高，充放电效率高，而且对环境友好。但是，它的价格昂贵，充电效率低、续航里程不够长等问题限制了它在市场上的推广。

3.锂离子电池：锂离子电池是目前最流行和最快速发展的电池，其能量密度高、轻量化程度好、寿命长，并且性能稳定。在新能源汽车中，锂离子电池已经得到了广泛的应用。不过，锂离子电池也存在一些问题，如成本高昂，充电时间长等。

三、新能源汽车电池组结构

电池组通常采用串联式结构，顾名思义就是将每个电池“串”起来，形成一个大的电池组。同时，为了保证安全性，添加了保护回路等多种保护措施。

对于电池组的组装，国内外相关企业已经攻克了很多问题。目前，很多国家都建立了对新能源汽车电池组的评测和测试机制。

四、新能源汽车电池管理系统

电池管理系统被认为是新能源汽车的核心，主要作用是监测、检测、控制和维护电池组的状态。目前，各种电池管理系统已在市场上出现，有些甚至实现了智能化控制，比如，当电池组容量较低时就自动减少制动，增加能量回收，降低动力功耗，提高最终的行驶里程。

五、新能源汽车电池技术的发展趋势

1.尽可能提高电池能量密度；

2.探索并推广高效充放电技术；

3.发展电池材料与电池组结构的先进技术；

4.优化电池管理系统，实现智能化控制；

5.多能源解决方案，比如混合动力和燃料电池等；