电动汽车电池技术

汽车是发展现代工业技术重大的成就之一，汽车产业的发展为工业社会的进步做出了巨大贡献。在当代，汽车产业往往是国家的支柱性产业，其强大的产业链特性构成了国家的经济支柱。但随着汽车保有量大量增加，已经引发了严重的环境与人类生存问题，如我国近年出现的雾霾现象。另外，内燃机汽车是以燃烧油料、天然气等宝贵的资源为动力, 而这些资源同时又是重要的、不可再生的化工原料, 作为燃料直接烧掉是极大的浪费[ 1]。按照目前的消耗速度, 石油、天然气等资源仅仅能再维持数十年的时间。因此随着保护环境、节约能源的呼声日益高涨, 新一代电动车作为无污染、能源可多样化配臵的新型交通工具, 引起了人们的普遍关注并得到了极大的发展。
电动车以电力驱动, 行驶无排放( 或低排放) , 噪声低, 能量转化效率比内燃机汽车高得多。同时, 电动汽车还具有结构简单( 可以直接利用电子技术实现传动、显示和控制) 、运行费用低等优点, 安全性也优于内燃机汽车。
电动车的发明可以追溯到1881年, 距今已有一百多年历史。在其开发应用过程中, 曾经于19 世纪末在欧美等地区达到一个高潮。但后来由于内燃机汽车以及石油开采技术有了突破性进展,而电动车始终没有解决电池的比容量、功率以及寿命等方面的问题,因此电动车的性能远不及内燃机汽车, 只好让内燃机汽车垄断市场。进入本世纪80 年代后, 节能与环保问题成为世界各国所关注的主要社会问题, 电动车项目已经成为许多国家和各个大汽车公司的重要发展项目, 电动车的研究进入了一个新的发展时期。
目前,电动车存在的主要问题在于价格、续驶里程、动力性能等方面,而这些问题都是与电源技术密切相关的。如燃油汽车一次加油行驶距离可达500 km 左右, 而电动汽车一次充电行驶距离一般不会超过200 km。因此, 电动车实用化的难点仍然在于电源技术, 特别是电池( 化学电源) 技术。目前世界各国政府都相继发布电动汽车发展战略和国家计划，进一步为产业发展指明了方向。核心的动力电池组件的研发，也得到高度重视，投入急剧增加，电动汽车技术瓶颈突破的预期大大增强。
我国，发展新能源汽车已经上升到国家战略高度。在《政府工作报告》、《汽车产业发展政策》、《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要》等重要宏观政策中，都专门提到鼓励新能源汽车发展。尤其是２００９年，为应对金融危机发布的《汽车产业调整和振兴规划》，提出实施国家新能源汽车战略，重点支持电动汽车零部件产业化和整车的示范推广。此时针对电动车的政策开始细化落实，借助试点、示范运行，经济激励政策取得突破，国家需要出台新能源汽车补贴政策以支持试点示范[ 2]。
美国奥巴马政府实施绿色新政，把电动汽车作为国家战略的重要组成，２００９年８月宣布安排２４亿美元支持ＰＨＥＶ的研发与产业化，其中２０亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化；日本把发展电动汽车作为“低碳革命”
的核心内容，并计划到２０２０年普及包括电动汽车在内的“下一代汽车”达到１３５０万辆，为完成这一目标，日本到２０２０年计划开发出至少１７款纯电动汽车、３８款混合动力车；德国政府在２００８年１１月提出未来１０年普及１００万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车，并宣称该计划的实施，标志德国将进入电动汽车时代。可以说国家战略的发布实施，对产业发展有着十分重要的导向作用，必将进一步加快国际电动汽车产业发展的进程[ 2]。
电动车用动力蓄电池与一般启动用蓄电池不同, 它是以较长时间的中等电流持续放电为主, 间或以大电流放电( 用于启动、加速或爬坡) 。电动车对电池的基本要求可以归纳为以下几点: ( 1) 高能量密度( 高质量比能量、高体积比能量) ( 2) 高功率密度( 高质量比功率、高体积比功率) ( 3) 较长的循环寿命( 充放电循环次数、工作年数多) ( 4) 较好的充放电性能( 快速充放电性能和抗过充、过放能力好) ( 5) 电池一致性好; ( 6) 价格较低; ( 7) 使用维护方便; ( 8) 其它性能好, 如安全性能( 发生交通事故时的安全性) 好, 无环境污染问题( 电池生产、使用、报废回收的过程中不能对环境产生不良影响) 等等。目前电动汽车电池有铅酸蓄电池、镍基蓄电池、锂基蓄电池、超级电容器、燃料电池。
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