新能源汽车动力电池应用现状和发展趋势.pdf

新能源技术汽车测试报告82新能源汽车动力电池应用现状和发展趋势陈 鑫（宁波市公共交通集团有限公司第四分公司 浙江 宁波 315000）摘要：动力电池技术是新能源汽车中的核心技术之一，备受多方关注。采用新技术和新材料对现有电池进行改良，开发新型电池，是当前新能源汽车领域的一个重要课题。该文围绕现阶段新能源汽车动力电池技术应用现状及发展趋势进行多视角解读，以期提高动力电池性能，推动新能源汽车行业的发展。关键词：动力电池技术；新能源汽车；锂离子电池作者简介：陈鑫，浙江省宁波市公共交通集团有限公司第四分公司技师，研究方向为新能源汽车。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料等作为动力来源，采用新型车载动力装置的汽车。随着风能、潮汐能、核能等环保能源的开发，利用新能源成为当下行业发展的新趋势。而动力电池在新能源汽车中的广泛应用，使得动力电池成为新能源汽车发展的重要方向。随着环保意识的日益增强和新能源汽车技术的不断地发展，动力电池的应用越来越广泛。本文介绍新能源汽车动力电池的应用现状，探讨了其未来发展趋势。1 动力电池在新能源汽车中的应用现状当前，国内已有近百家生产和供应动力电池的企业，但是，从整体上来看，仍存在两大问题，即生产效率低、产品质量差。这对整个动力电池行业乃至整个新能源汽车行业都产生了很大的影响。目前，新能源汽车所使用的动力电池有 4 类。第一，铅酸电池。在当前的新能源汽车产业中，铅酸电池的份额达到了 90%，应用十分广泛。随着电池技术的发展，铅酸电池的性能得到了极大的提升，其能量密度大约为 40 Wh/kg。另外，铅酸蓄电池最大的优势是可以循环使用。目前国内铅酸蓄电池的回收率已达 90%。随着科技的不断发展，铅酸蓄电池将得到较大改进，其应用也将越来越普遍。第二，镍镉电池。镍镉电池是一种具有大功率放电性能的电池。这种电池被普遍应用在电动工具上。镍镉电池具有体积小、能量比高等特点。然而，在新能源汽车使用的电池中，锂离子电池的性能比镍镉电池要好得多，有很好的发展前景，因此，镍镉电池也有可能逐步被锂离子电池替代。第三，锂离子电池。现阶段，在新能源汽车中，最常用的电池是锂离子电池。从能量比方面来看，主流的磷酸铁锂电池单体能量密度已突破200 Wh/kg，三元锂电池的能量密度在 200 300 Wh/kg。此外，该类电池还具有较高的能量密度和更长的使用寿命，这对新能源汽车的未来发展非常重要。随着技术的革新，锂离子电池的各项性能也在不断提升，这主要与其组成结构相关。其使用的电解质主要包括两种，即聚合物电解质和液态电解质。目前，市场上的锂离子电池主要使用聚合物电解质。聚合物电解质具有耐高温、耐腐蚀、不燃烧、不爆炸等优点，并且价格也较低，因此被广泛应用于市场。其中的聚合物包含三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等。在电池中，聚合物的组成会影响其性能、安全性、使用寿命及生产成本。目前，许多新能源汽车根据其应用要求，选用了不同的聚酯材料。比如，国内比亚迪公司生产的汽车，就采用了一种能确保车辆行驶安全性和稳定性的磷酸铁锂电池。第四，燃料电池。燃料电池与传统的电池在动力提供上有本质的区别，其不是依靠电力供能，而是依靠燃料燃烧的热量来提供动力支持。其以 CH4、CH4O、H2为主要燃料，热值高，动力大，不会对环境造成污染，具有很好的绿色环保性。近年来，我国新能源汽车的研究取得了一定的进展，但由于燃料电池技术相对先进，研发成本较高，所以国内对燃料电池技术的应用还不成熟。新能源技术832023.62 新能源汽车动力电池优缺点新能源汽车是今后汽车发展的主要方向，而其中最关键的一环就是动力电池。从优点和缺点两个角度对其进行研究。2.1新能源汽车动力电池优点2.1.1环保性搭载了动力电池的新能源汽车相比于传统燃油汽车，具有绿色环保的优点。新能源汽车动力电池技术以电力为能源，不产生有毒气体，不会对环境造成污染。2.1.2节能性搭载了动力电池的新能源汽车由于采用电力驱动，因此具有更强的节能性，其能够更好地利用可再生资源，减少对传统石化资源的依赖1。2.1.3稳定性如今，随着高科技的发展，动力电池也得到了越来越多的技术支持，其稳定性已经达到了一个新的高度。在动力电池的设计上，其采用了国际上最先进的架构，能够充分满足汽车对电量和性能等方面的需求，并且能够更好地适应各种环境和应用需求。2.2新能源汽车动力电池缺点第一，使用成本较高。新能源汽车动力电池生产成本较高，而且需要进行后期维修和保养，所以其使用成本较高，从而造成其市场竞争能力不强。第二，续航里程较短。动力电池由于内部结构相对简单，因此使用寿命相对较短。造成续航里程较短的主要原因有 3 点：一是新能源汽车行驶阻力增大，二是电池电压失衡，三是电池出现结晶、硫化等老化情况。第三，安全性问题。动力电池具有一定的安全风险，在动力电池正常使用的过程中，如果出现了意外，就会对人身和财产安全造成威胁，所以在对电力系统进行选型时，应确保其符合相关的安全性要求2。第四，环境影响问题。在动力电池生产过程中，所产生的大量有毒化学物质会对周围的环境造成严重影响，对人们的生活造成危害。同时，其回收再利用一直是重点问题，我国也在推动车载蓄电池进行循环拆卸和循环使用的标准和技术政策的完善。现在，市场上已经有一些汽车企业遵循产业标准，按照 3 个步骤对废旧电池进行回收处理。但是，在EPR 制度下，是否每一个车企都需要对电池进行追溯，或者需要按照相关标准进行回收，这个问题有待讨论3。3 新能源汽车动力电池发展趋势在全球范围内，以不可再生能源为主要动力的燃油汽车支撑的交通运输行业，近几年面临着资源短缺的严峻态势，因此新能源汽车动力电池应运而生。在当前全球经济增速放缓的背景下，新能源汽车产业作为新兴产业，其发展前景也备受关注。其一，技术水平逐步提高。在动力电池技术的发展下，对新能源汽车的研究和开发也在继续。从最早的镍氢电池，到现在的锂离子电池，再到磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池，每种电池都有自己的优缺点。其二，持续改进的产业链。随着动力电池产业链的发展，从电池材料到电池制造，再到电池测试，最终到电池的循环利用，过程都比较完整。如今，宁德时代、比亚迪、国轩高科等企业已经开始在动力电池领域进行投资，其产品在新能源汽车、储能等领域也得到了广泛运用，市场需求不断增加。随着世界范围内新能源汽车数量的增加，其对锂离子电池的需求也在增长。本文主要从 4 个方面对我国新能源汽车动力电池的发展趋势进行分析。3.1电池制造方式智能化要想谋求长足发展，必须与时俱进，进行产品的智能化革新，而新能源汽车作为推动社会发展的重要产业，更应致力于实现智能化。因此，智能化已然成为新能源汽车发展趋势。当下新能源汽车动力电池产业处于新的发展阶段，面临着制造升级规模化、技术与工艺持续创新两大挑战。电池的生产制造迫切需要应用更多智能化技术来实现更加精准的过程控制与质量管理。智能化是制造行业优化升级的必由阶段，能够在一定程度上实现机器人代替人工，进行精准工作，使得生产效率进一步提升，有助于企业将节省下的人工成本用于场地扩建，进一步加大技术研发投入，提升自身的整体竞争力。以高端智能化为特征的智能制造，是新能源汽车动力电池制造业重要的转型方向。针对电池系统研发、测试、制造、售后等各环节进行智能监控，可有效保障电池系统的可靠、稳定运行4。3.2成本降低方式多元化在新能源汽车动力电池行业，降本增效一直是一个重要难题，但当前动力电池的生产成本却居高不下。要想有效地降低动力电池的生产成本，途径有 3 种。一是可通过电池技术创新促进电池系统的新能源技术汽车测试报告84优化，从而使动力电池获得更长的使用寿命和更低的生产成本。二是可转变传统生产模式，采用大规模自动化生产模式，从而实现规模经济，获得更多的效益。三是推行资源循环利用策略，使动力电池成为可再生、可回收、可重复利用和可降解的资源。但目前来看，在动力电池回收体系方面，锂离子电池回收体系还有待进一步完善。由于其回收成本高，甚至部分类型电池的回收成本高于生产成本，因此该领域还处于初步发展阶段，未形成完整的回收产业链条。另外，重复开发、先进技术的缺乏，这些因素也影响了锂离子电池回收体系的构建与完善。因此，在这方面，锂离子电池回收可以借鉴铅酸蓄电池回收的有关经验5。3.3商业发展方式合作化 技术的发展离不开成熟的生产链和资金链，这也就意味着企业要进行商业模式的改变和创新。今后，多方合作这一理念将会被应用到各种行业中，新能源汽车动力电池领域也不例外。因此可以考虑进行有效的风险控制，利用整体与分散的战略，协调各方面的优势，将风险分散，进行分工合作，将动力电池的生产交由不同的厂家，最后再对零部件进行组装测试6。将整个生产链条进行分割，以实现更高的生产效率和更低的经营风险。由多家企业共同参与动力电池的生产，能够充分调动各个企业的积极性，充分发挥其自主创新的作用。在动力电池企业发展过程中，共同合作是一种不可避免的趋势7。因此，动力电池企业要树立合作意识，改变自己的生产和经营战略，从而更好地在新能源汽车发展过程中迎接机遇和挑战8-9。4 结束语现阶段，新能源汽车动力电池的发展仍处于探索阶段，相关技术还未完全成熟，相关人员需要在实际的操作应用中不断对其进行改进和创新，以逐步完善技术体系。另外，从技术发展角度来看，新能源汽车动力电池发展前景乐观，主要包括 4 类，即镍氢电池、锂离子电池、燃料电池及铅酸电池。但就目前动力电池市场实际情况来看，锂离子电池在市场上占据了绝大部分份额。在动力电池的发展过程中，相关企业应围绕其安全性能、能量密度和环境保护 3 个要素进行发展，立足于实际，满足市场发展需求，使其经得起检验。只有这样，此类新能源汽车动力电池才能在未来的汽车动力电池市场中脱颖而出，成为新能源汽车发展的重要支撑。未来，随着技术的不断进步和环保措施的制定，新能源汽车电池将具有更好的性能和更强的安全性，同时生产成本也将逐渐降低，进一步推动新能源汽车市场的发展。为了实现这一目标，相关部门、企业和消费者需要共同参与其中。相关部门可以出台相关政策，鼓励新能源汽车的生产和使用，同时加强监管，确保动力电池的安全性和环保性；企业需要不断进行技术研发和创新，提高电池的性能和降低成本，同时建立完善的电池回收和再利用体系；消费者也需要积极支持新能源汽车的发展，推动新能源汽车市场的扩大。只有相关部门、企业和消费者共同努力，才能推动新能源汽车产业的发展。参考文献：1 孙建.浅谈新能源汽车动力电池应用现状与发展趋势 J .汽车实用技术,2 0 2 0(1 7):1 1-1 3.2 朱小燕.无模组技术在新能源汽车动力电池中的应用与研究 J .科技与创新,2 0 2 0(1 5):1 5 9-1 6 1.3 王丽梅,吕晓欣.“雨课堂”与“翻转课堂”在新能源汽车动力电池及管理系统中的应用 J .科教导刊-电子版(中旬),2 0 1 9(1 0):1 0 5-1 0 6.4 桑晓明,刘会.新能源汽车动力电池生产企业的安全文化体系构建:评电动汽车动力电池系统安全分析与设计 J .电池,2 0 2 2(2):2 3 8-2 3 9.5 张垒.动力电池系统在新能源汽车领域的应用:评电动汽车动力电池及管理系统原理与检修 J .电池,2 0 2 1(4):4 3 6-4 3 7.6 杨俊峰,余跃,王曦.新能源汽车动力电池回收利用进展、挑战和建议 J .绿色矿冶,2 0 2 3(2):1 1-1 3,1 8.7 王成健.新能源汽车动力电池检测维护方法 J .时代汽车,2 0 2 3(8):1 7 1-1 7 3.8 刘春辉,查文珂,张卫,等.新能源汽车动力电池的虚拟仿真教学实验项目设计 J .专用汽车,2 0 2 3(4):1 0 6-1 0 9,1 1 6.9 程象南,努尔江朱安汗.新能源汽车动力电池的维护与保养 J .汽车与新动力,2 0 2 3(2):3 1-3 3.