鉅大LARGE | 點擊量:1554次 | 2019年03月15日
鋰電、鉛酸、鎳氫、燃料電池電動汽車的特點及未來發展展望
為了改善城市空氣質量,部分城市推出了電動車輛環保行動,給電動車產業帶來了機遇。當前電動車供電部分采用的電池有鋰電池、鎳氫電池、鉛酸電池、燃料電池。這些電池自身均有優點和缺點,為了進一步提高電動車電池質量,需要充分分析各類電池的性能特點,提出未來發展方向。
一、電動車輛動力電池的性能特點分析
(一)鋰電池
鋰電池工作電壓較高,體積小,攜帶便捷,使用壽命較長,比能量較大,自放電率較小,在使用過程中不會對環境造成污染,并且無記憶效應。因此,成為了我國當前新能源電動車輛研發的主要材料。鋰電池的核心部分為正極材料,經過多年發展,形成了多種鋰電池,包括磷酸鐵鋰電池、鎳鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池等。這些電池運行功能較高,具有較高的安全性,對溫度控制要求較高,如何更好的控制鋰電池使用環境溫度,保證電池的正常運行成為了重點研究內容。
(二)鎳氫電池
鎳氫電池由金屬鎳和氫離子構成,存儲電量較高,體積小,攜帶輕便,使用壽命較長,在使用過程中不會對環境造成污染,但是開發成本較高,與鋰電池相比,性能更低一些,自放電率較大。鎳氫電池憑借綠色環保,支持快速充放電,能量密度較高等優勢,得到了廣泛應用。為了進一步提高鎳氫電池性能,我國加大了負極儲氫材料的研究力度。由于鎳氫電池開發材料是金屬儲氫材料,大部分元素都可以與其反應生成氫化合物,因此,合理控制溫度和金屬條件,重點研究儲氫合金材料便可以提高鎳氫電池性能。
(三)鉛酸電池
鉛酸電池研發比較早,經過多年改進,產品開發技術逐漸成熟。雖然成本售價較低,但是自放電率較高、比能量較低、循環壽命較低。因此,利用鉛酸電池開發的電動車產品性能較差,售價較低。目前,難以解決的一個重要問題是一次充放電形成短,針對這一問題,采用低阻抗技術,以此控制電池的充放電,使得電池使用壽命得以延長。經過改造后的VRLA鉛酸電池,無酸霧逸出,自放電有明顯改善,比能量較大,支持定期自動補水,浮充壽命較長。由于鉛酸電池性價比逐漸提高,已向微型電動轎車、電動環衛車等領域擴展。
(四)燃料電池
燃料電池由氧氣和氫氣兩部分構成,在空氣中發生化學反應后生成電能。這種電池與其他電池差異較大,該電池的正極和負極均不含有活動物質,通過添加催化劑發生化學反應轉換成電能,利用排熱系統、電池性能控制系統、催化劑供給系統、安全系統等,構成電池反應環境。由于燃料電池具有燃料多樣化、排放量低、供電效率較高、性能穩定等特點,因此,得到了廣泛應用。目前,已經開發出的燃料電池對溫度要求較低,在低溫環境下便可以反應生成電能,適合在惡劣環境中應用。由于氫資源和鉑資源較少,并且存儲難度較大,導致燃料電池開發成本較高,為了提高燃料電池性能,必須研發替代鉑的催化劑,解決資源空缺問題,以此促進燃料電池車輛發展。
二、電動車輛動力電池未來發展
依據當前國內市場價格,經過計算可以得到不同電池價格比:鋰電池:鎳氫電池:鉛酸電池:燃料電池:20.4:19.2:6:80。通過觀察價格比可知看出不同電池與市場供應的距離。在電池技術不斷發展的時代背景下,以上比例發生了一定變化。在未來的發展中,鋰電池結構逐漸改進后,性價比滿足市場需求后,很有可能占據電動車輛市場,成為上班族首選交通工具,當前因價格較高的原因,未得到廣泛應用。鎳氫電池開發成本較高,性能更低一些,對運行環境要求較高,綜合多種因素,在未來發展中容易被清潔能源取代,例如,鋰電池、燃料電池等。鉛酸電池供電成本較高,屬于低端動力電池,在未來發展中很有可能被替代。燃料電池環保清潔,是理想中的清潔能源,如果可以提高性價比,那么燃料電池將成為首選電池資源。但是從當前的性價比來看,燃料電池任重道遠,需要更換基礎材料才可能突破當前性能占據市場。
三、總結
鉛酸電池屬于低端動力電池,在未來發展中,該電池將主要占據低端市場。鎳氫電池開發受綜合因素影響,容易被其它類型電池取代,該電池屬于動力電池發展的過渡產品。鋰電池當前的制造工具尚未成熟,在實際應用中容易出現異常,對電動車行駛里程造成影響,需要在今后研究中繼續完善,打造動力鋰離子電池。燃料電池需要更換材料重新研發,開發時間較長,研發時間約13年。