新能源動(dòng)力電池有哪些

　　當(dāng)前在使用和正在研究開發(fā)的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池主要有：燃料電池、太陽(yáng)能電池、化學(xué)蓄電池和超級(jí)電容電池

　　一、化學(xué)蓄電池

　　縱觀電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的整個(gè)發(fā)展過程，已有多種類的動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車中得到應(yīng)用。其中化學(xué)蓄電池是產(chǎn)生巨大影響并商業(yè)化使用到現(xiàn)在、也是目前電動(dòng)汽車使用最多的動(dòng)力電池。主要有鉛酸電池、鎳金屬電池和鋰離子電池。

　　1、鉛酸蓄電池

　　鉛酸電池最早用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源，后經(jīng)過發(fā)展成為電動(dòng)汽車蓄電池。由于技術(shù)成熟、價(jià)格便宜，是目前在汽車領(lǐng)域應(yīng)用得最為廣泛的電池。鉛酸電池具有可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)：一是比能量低，一次充電行駛里程較短；另一個(gè)是使用壽命短，使用成本過高。

　　進(jìn)一步改進(jìn)后的鉛酸電池仍將作為動(dòng)力源應(yīng)用于旅游觀光車、電動(dòng)叉車或一些短行程的公交車上。應(yīng)用于電動(dòng)汽車的新一代閥控式密封鉛酸蓄電池不須維護(hù)，允許深度放電，可循環(huán)使用，但由于金屬鉛的高密度，仍存在比能量和比功率低的致命弱點(diǎn)，在輕度混合電動(dòng)汽車中有應(yīng)用前景，但不適于重度混合汽車或純電動(dòng)汽車。近期正在開發(fā)的電動(dòng)汽車用先進(jìn)鉛酸電池主要有：水平鉛酸電池、雙極密封鉛酸電池和卷式電極鉛酸電池等。

　　2、鎳金屬電池

　　目前在電動(dòng)汽車上使用的鎳金屬電池主要有鎳鎘電池和鎳氫電池兩種。與鉛酸電池相比，鎳鎘電池在比能量、比功率和使用壽命方面都占有一定的優(yōu)勢(shì)，且可以快速充電。但是鎳鎘電池由于鎘的污染，目前許多發(fā)達(dá)國(guó)家都已限制發(fā)展和使用。鎳氫電池則是一種綠色鎳金屬電池，和同體積的鎳鎘電池相比，容量增加一倍，充放電循環(huán)壽命也較長(zhǎng)，并且無(wú)記憶效應(yīng)，適合電動(dòng)汽車使用。鎳氫電池已被列為近期和中期電動(dòng)汽車首選動(dòng)力電池，但還存在價(jià)格高，均勻性較差，特別是在高速率、深放電情況下，電池之間的容量和電壓差較大，自放電率較高，性能水平和現(xiàn)實(shí)要求還有差距等問題，這些都影響鎳氫電池在電動(dòng)汽車上的廣泛使用。

　　3、鋰離子電池

　　鋰電池最早出現(xiàn)于1958年，20世紀(jì)70年代進(jìn)入實(shí)用化，80年代趨向研究鋰離子電池，90年代后生產(chǎn)出的高容量可充電電池，比鎳氫電池能存儲(chǔ)更多的能量，比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境污染，是當(dāng)今各國(guó)能量存儲(chǔ)技術(shù)研究的熱點(diǎn)，主要圍繞大容量、長(zhǎng)壽命和安全性三方面進(jìn)行研究。

　　目前在電動(dòng)汽車中應(yīng)用較多的鋰離子電池是磷酸鐵鋰電池，由于熱穩(wěn)定性和安全性較好，價(jià)格相對(duì)便宜，使其成為小型電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池的首選。磷酸鐵鋰電池由于比能量、比功率以及運(yùn)行電壓相對(duì)較低，不適合大型純電動(dòng)汽車，相對(duì)而言，鈷酸鋰和錳酸鋰電池等更具優(yōu)勢(shì)。目前，鋰離子電池以小容量、低功率電池為主，大容量、高功率的鋰離子電池還在進(jìn)一步試產(chǎn)及試運(yùn)行階段。

　　鋰離子電池大量應(yīng)用于電動(dòng)汽車仍然存在問題，主要是因?yàn)槎喾N性能的限制，包括鋰離子電池的安全性、循環(huán)壽命、成本、工作溫度和材料供應(yīng)。此外，電池組的電池管理系統(tǒng)中一些技術(shù)的不成熟，如均衡充電技術(shù)，也是鋰離子電池尚未在電動(dòng)汽車中廣泛應(yīng)用的重要原因之一。

　　4、三種化學(xué)蓄電池的比較

　　鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池（鋰離子電池和鋰聚合物電池）的基本性能比較如下圖所示。從圖中可以看出，這幾種電池技術(shù)沒有一種可以占據(jù)每個(gè)方面性能的優(yōu)勢(shì)地位。其中鋰離子電池和鋰聚合物電池除在價(jià)格和安全性方面處于劣勢(shì)以外，其他方面均處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，在未來(lái)有進(jìn)一步研發(fā)和大規(guī)模應(yīng)用的前景。

　　5、前景展望

　　鉛酸電池的價(jià)格優(yōu)勢(shì)使其在輕度混合或者短途行駛的電動(dòng)汽車中仍占一席之地；鎳氫電池是電動(dòng)汽車過渡階段使用的電池，但在近期和中期仍然是非常關(guān)鍵的動(dòng)力電池之一；鋰離子電池目前在電動(dòng)汽車中占據(jù)著重要位置，將成為未來(lái)電動(dòng)汽車電池最具前景的主流之一。價(jià)格和大功率鋰離子電池的安全性是鋰離子電池的最主要缺點(diǎn)。

　　二、燃料電池

　　1、特點(diǎn)

　　燃料電池具有高效、潔凈、兼容可再生能源技術(shù)等特點(diǎn)，工作安靜，起動(dòng)迅速，比功率大，輸出功率可隨時(shí)調(diào)整。與其他電動(dòng)汽車如二次電池（充電電池）為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車及混合電動(dòng)汽車比較，燃料電池汽車具有續(xù)駛里程長(zhǎng)、動(dòng)力性能高等優(yōu)點(diǎn)。所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣以及汽油。以純氫為燃料時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零排放，燃料補(bǔ)充迅速，不經(jīng)歷熱機(jī)過程，不受熱力循環(huán)限制，因此能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2～3倍。

　　2、現(xiàn)狀及展望

　　初期的車用燃料電池技術(shù)僅限于滿足汽車動(dòng)力要求，基于商業(yè)化的預(yù)期，其成本、壽命與氫源問題逐漸被關(guān)注。將燃料電池作為汽車的動(dòng)力，已被公認(rèn)為是遠(yuǎn)期的必然趨勢(shì)。但在短期內(nèi)，燃料電池汽車在價(jià)格上難以與其他汽車相競(jìng)爭(zhēng)。目前燃料電池研究與開發(fā)集中在電解質(zhì)膜、電極、燃料、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等四個(gè)方面，加快固體氧化物燃料電池發(fā)展必然是世界能源發(fā)展的總趨勢(shì)。全球來(lái)看，燃料電池汽車還處于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的推進(jìn)階段，解決來(lái)自于壽命、成本與氫源的三大挑戰(zhàn)是目前研發(fā)創(chuàng)新的關(guān)鍵。

　　三、太陽(yáng)能電池

　　1、特點(diǎn)

　　太陽(yáng)能清潔無(wú)污染且易獲取，但太陽(yáng)能具有地域性、季節(jié)性和時(shí)域性等特點(diǎn)，同時(shí)太陽(yáng)能電池能量密度小、轉(zhuǎn)化效率低（20%）及成本高，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池在汽車上還不能廣泛使用。太陽(yáng)能電池作為第一驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車，目前主要用在太陽(yáng)能賽車和短距離電瓶車上。太陽(yáng)能汽車功率普遍較小，續(xù)航里程短（最大為200km），承重能力低。

　　2、現(xiàn)狀與展望

　　目前，太陽(yáng)能在汽車上的應(yīng)用技術(shù)主要集中在兩個(gè)方面：一是作為驅(qū)動(dòng)力，二是作為汽車輔助設(shè)備的能源。未來(lái)發(fā)展發(fā)向應(yīng)該是作為電動(dòng)汽車的輔助能源。太陽(yáng)能作為最清潔的、取之不盡用之不竭的能源，對(duì)它的研究和應(yīng)用必將會(huì)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，而太陽(yáng)能電池在汽車上的應(yīng)用也將更加廣泛。

　　四、超級(jí)電容電池

　　超級(jí)電容器是近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)展起來(lái)的一種介于常規(guī)電容器與化學(xué)電池二者之間的新型儲(chǔ)能元件，兼具電池和傳統(tǒng)物理電容的優(yōu)點(diǎn)，是為了滿足混合電動(dòng)汽車能量和功率實(shí)時(shí)變化要求而研發(fā)的一種儲(chǔ)能裝置。超級(jí)電容器往往和其他蓄電池聯(lián)合應(yīng)用作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源，滿足電動(dòng)汽車對(duì)功率的要求而不降低蓄電池的性能。開發(fā)高比能量、高比功率、長(zhǎng)壽命、高效率和低成本的超級(jí)電容器，可以提高商業(yè)化電動(dòng)汽車動(dòng)力性（特別是加速能力）、經(jīng)濟(jì)性和續(xù)駛里程。

　　1、特點(diǎn)

　　超級(jí)電容器具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、良好的功率密度、能量利用率高、充電速度快、可承受大電流、低阻抗、使用溫度范圍寬（-40～70℃）、非常高的能量回收率等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車中超級(jí)電容器有三種應(yīng)用途徑：以超級(jí)電容器作為惟一電源的純電動(dòng)公交車；以超級(jí)電容器和其他儲(chǔ)能電池一起作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源；以超級(jí)電容器和其他燃油作為混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力源。在近期的研發(fā)中，超級(jí)電容器要著手解決兩大關(guān)鍵性問題：能量密度偏低和超級(jí)電容器的均壓?jiǎn)栴}。

　　2、現(xiàn)狀與展望

　　目前國(guó)內(nèi)采用超級(jí)電容器的一些公共汽車的試運(yùn)行都取得了很好的效果。以超級(jí)電容器為能源的電動(dòng)汽車，一次充電行駛里程可達(dá)20km，充電時(shí)間12～15min（最短可達(dá)3～5min）。就目前的技術(shù)來(lái)看，超級(jí)電容器一次充電行駛里程短，作為惟一電源的純電動(dòng)公交車在短時(shí)期內(nèi)還不能廣泛應(yīng)用。根據(jù)超級(jí)電容器儲(chǔ)能裝置本身的特點(diǎn)來(lái)講，它更加適用于復(fù)合動(dòng)力汽車和混合電動(dòng)汽車技術(shù)中。此外，由于優(yōu)良的低溫特性，其應(yīng)用在北方氣候寒冷地區(qū)將是一個(gè)好的選擇。

　　新能源動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈詳解

　　新能源動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈包含電芯/電池PACK、正負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池管理系統(tǒng)（BMS）。

　　動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈分為上、中、下游，從圖解中我們可以看到，上游包括鈷、錳、鎳、鋰以及石墨礦產(chǎn)，也是當(dāng)下主流動(dòng)力電池原材料構(gòu)成。其中鋰礦應(yīng)用最為廣泛，而石墨一般只作為負(fù)極材料。中游產(chǎn)業(yè)鏈包括由正負(fù)極、電解液、隔膜、極耳加工形成電芯、PVC膜、線束。而下游產(chǎn)品則是電池模組、線束、連接器以及BMS管理系統(tǒng)，整體形成動(dòng)力電池零部件。

　　產(chǎn)品供應(yīng)鏈分解

　　將動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行分解，上游是礦產(chǎn)原材料，中游包括正負(fù)極材料、隔膜、電解液組裝成單體電芯以及BMS系統(tǒng)開發(fā)，下游產(chǎn)品則是動(dòng)力電池整體系統(tǒng)。