电动汽车电池技术发展现状综述

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1、电动汽车电池技术发展现状综述摘要我国提出“十二五”期间的战略重点是新能源汽车产业建设及汽车的节能减排，重点是发展纯电动汽车、插电式混合动力汽车，注重传统汽车技术水平的提升，发展节能汽车，跟踪研究燃料电池汽车技术，适度发展替代燃料汽车。而电池是决定电动汽车性能的第一要素，电池水平逐步提高，电动汽车产业也就相应发展起来。关键词：电动汽车电池技术1前言电池是电动汽车的动力源，是能量的存贮装置。因此在电动汽车上，电池系统是其关键核心部分。特别是在纯电动汽车上，蓄电池作为其唯一的动力源，所以更加重要。目前，电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电

2、池三大类。化学电池是利用物质的化学反应发电的电池，按其工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。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、飞轮电池等。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、生物太阳电池等。现在已经实用化的车用动力蓄电池主要有传统的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。在物理电池领域中，超级电容器也应用于纯电动汽车和混合动力汽车中。生物燃料电池在车用动力中应用前景也十分广阔，以氢为燃料的燃料电池和氧化物燃料电池的研发已进入重要发展阶段。电池作为电动汽车的储能动力源，在电

3、动汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要看电池的性能指标。电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量功率、输出功率、自放电率、使用寿命等。目前电动汽车对动力电池的要求主要有比能量高、比功率大、充放电效率高、相对稳定性好、使用成本低、安全性好等。2铅酸蓄电池铅酸蓄电池的应用历史最长，也是最成熟、成本售价最低廉的蓄电池。它已实现大批量生产。但它比能量低，自放电率高，循环寿命低。当前存在的主要问题是其一次充电的行程短。2.1铅酸蓄电池的基本原理2.1.1铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池主要由正极极群、负极极群、电解液和容器组成。它的正极是PbO

4、2负极是金属Pb，正负极板放在硫酸的水溶液。其反应方程式如下：放电过程，正极的Pb02与H2SO4作用，生成过硫酸铅Pb(SO4)2和水。过硫酸铅板很不稳定，它分解成的Pb4+沉附在正极板上而SO2-4进入电解液中，负极中的Pb在硫酸溶液的溶解张力作用下，Pb2+会溶到电解液中，留下2个电子在负极板上，电池将形成2.1V的电动电势。如果外电路接通，负极板的电子将沿着外电路向正极板作定向移动，形成放电电流.这时的化学反应为：正极板上Pb4+得到2个电子变成Pb2+，Pb2+与SO2-4结合成PbSO4沉附在正极板上，负极上受到电子束缚力减少的Pb2+与S

5、O2-4结合成PbSO4沉附在负极板上。充电过程是放电过程的逆反应，充电的生成物就是放电的反应物。2.2铅酸蓄电池的发展现状铅酸电池完全可以用于大多数需要充电电池的领域。因此，铅酸蓄电池一直处于不断的发展之中，相比于20世纪，现在主要改进有：1）全新的电池箱材料。由聚丙烯作成的电池箱和盖板非常坚固结实，不受酸、汽油、机油的腐蚀，抗低温、流体和121摄氏度的高温。其壁厚仅为橡胶的1/4，然而在-18摄氏度时，其耐冲击强度为橡胶的20倍，箱体和盖板在热和压力作用下成为一个不可分开的整体。2）更多的极板。由于箱体强度高，壁薄，使电池箱内增加了12%的空间，可

6、以放置更多更大的极板酸液可以增加0.473立方分米，比用橡胶作的电池启动快，启动功率大，后备容量也大。3）高抗扭矩结构。所有单格电池直接在间壁处联结，缩短了电流路径，降低了内阻，得到了更高的效率和端电压。近期开发的第三代圆柱型密封铅酸蓄电池和第四代TMF(箔式卷状电极)密封铅酸蓄电池已经应用于EV和HEV电动汽车上。尤其是第三代VRLA蓄电池低阻抗优点可以控制快速充电过程中的欧姆热，延长电池的寿命。这里所说的VRLA蓄电池指的是贫液式(AGM)电池，具有下列结构特点：(1)用新板栅材料，负极板栅采用铅一钙合金，以提高析氢过电位，正极板栅用铅基多元合金，

7、用于改善点特性。(2)改变正、负极板活性物质电化当量配比，设计为以负极板容量相对于正极板过剩。(3)电池为贫液设计。电池盖上装单向节流阀，使电池处于密封状态，遇到异常情况时排气阀打开排出气体。经过技术改进的VRLA蓄电池具有下列新功能：①无酸雾逸出；②无需定期进行补水；③比能量大；④自放电小；⑤浮充寿命长。从这些新性能可以看出来，VRLA蓄电池的薄板设计和低阻抗可以更好的符合混合动力汽车操作要求。3锂离子电池3.1锂离子电池的基本原理3.1.1理离子电池的工作原理锂离子电池是指以锂离子嵌入化台物为正极材料的电池的总称。锂离子电池充放电过程的基本的电化学

8、反应为：正极负极总反应电池在充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到