电动汽车电池的现状及发展趋势(3)

4）新电池技术。

目前看来磷酸铁锂、锰酸锂电池一类的锂离子电池仍有改进的空间，但潜力有限。各国研究机构都针对电动汽车需求加紧新电池的研究工作。

KOLIBRI电池技术由德国DBM Energy公司研发，是一种锂聚合物电池[38]。实际应用中电池组容量高达100 kW·h，质量约为300 kg(比能量约为 340 W·h/kg)，可提供55 kW的功率。电池高性能的基础是先进的膜技术(alpha polymer technology，阿尔法聚合物技术)，它提高了锂离子电池的稳定性和效率；结构上单体组件呈片状，降低高电流发热量，使效率高达97%。

具有应用前景的还有锂硫电池。锂硫电池为二次锂电池，由单质硫、金属锂和有机电解液组成，具有比能量高、成本低、环境友好的特点。目前已有锂硫电池产品面世，如美国Sion Power公司的产品，比能量可达350 W·h/kg[39]。

4 电动汽车电池的应用前景和发展展望

根据前述分析，以下是笔者对电动汽车动力电池发展的展望：

1）铅酸电池。

铅酸电池虽便宜，并在叉车、观光车或者短途公共汽车上作为动力源应用，但新一代铅酸电池的比能量和循环次数仍存在严重的限制。未来使用铅酸电池来驱动在高速公路上行驶的电动汽车是不实际的，但价格优势使其在轻度混合或者短途行驶的电动汽车(如观光车)中仍占一席之地。然而，文献[35]指出近期美国的“下一代电池和电动车”中有一种超级电池(ultra battery)是超级电容器与铅酸电池的并联使用。这种电池具有双电层电容器的高比功率、长寿命以及铅酸电池价格便宜的优势，将具有市场竞争力。

2）镍氢电池。

镍氢电池虽然具有较高的比能量和比功率等优点；但由于需要大量使用镍和钴其成本较高，镍钴的稀缺性会导致其大批生产和使用时价格反而会上涨。目前，它仍然大量地应用于混合动力车，随着锂离子电池的大规模生产和成本的降低，镍氢电池终将退出。例如，日本丰田汽车公司宣布最新一代Prius不再使用镍氢电池而使用锂离子电池。镍氢电池是电动汽车过渡阶段使用的电池，但在近期和中期仍然是非常关键的动力电池之一。

3）锂离子电池。

目前市场上的电池中，锂离子电池(锂离子电池和锂高聚合物电池)的性能最好，同质量的锂离子电池其能量是铅酸电池的4~6倍，是镍氢电池的2~3倍。价格和大功率锂离子电池的安全性是它的最主要缺点[28]。2007年镍氢电池的价格约为1 500 USD/kW·h，锂离子电池价格为750~1000USD/ kW·h

[32]

；因此价

格劣势主要是相对铅酸蓄电池等而言。锂离子电池的主要原材料为锂，我国的锂矿资源丰富，已探明

6 宋永华等：电动汽车电池的现状及发展趋势 Vol. 35 No. 4

文献[40]介绍了一种正在实验室研发中的固态锂空气电池，该种电池具有较好的热稳定性和较广的工作温度范围(30~105℃)，且比能量非常高，在实际使用中可以达到1 000 W·h/kg。

内燃机和化学电池之间的性能差距难以完全通过新电池技术来解决，还需其他方法辅助，如燃料电池，这些可能完全改变现有电动汽车电池储能系统

[37]

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体积能量密度(2.6 kW/L)相对于汽油(6 kW/L)较低，需要更大的燃料缸，制氢的成本偏高，电池膜等材料昂贵，因此氢燃料电池的推广应用还需要时间

[32]

。

5 结论

电动汽车电池作为汽车的储能装置，既要求有足够的能量来满足一定的驾驶周期和行驶里程，又要提供能达到车辆指定的加速性能所需要的最大功率。当目前市场上电池成本降低或处于实验室研究阶段的电池技术发展成熟后，汽车制造厂商必然会提高电动汽车电池组的容量、功率等以增加电动汽车的行驶里程和汽车性能。电力行业应关注电动汽车电池的各种性能、容量和功率，不仅是要能在短期内提供可靠的充电设施和网络，研究针对大规模电动汽车充电的有序控制，在满足电池充电需求的同时降低其对电网的负面影响；此外，还应研究电动汽车回馈电网技术，利用电动汽车的电池电能存储系统向电网提供辅助服务，以提高电网的运行效率和安全性。

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