新能源動力電池有哪些

　　當前在使用和正在研究開發的電動汽車動力電池主要有：燃料電池、太陽能電池、化學蓄電池和超級電容電池

　　一、化學蓄電池

　　縱觀電動汽車動力電池的整個發展過程，已有多種類的動力電池在電動汽車中得到應用。其中化學蓄電池是產生巨大影響并商業化使用到現在、也是目前電動汽車使用最多的動力電池。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燃機汽車的起動動力源，后經過發展成為電動汽車蓄電池。由于技術成熟、價格便宜，是目前在汽車領域應用得最為廣泛的電池。鉛酸電池具有可靠性好、原材料易得、價格便宜等優點，比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點：一是比能量低，一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。

　　進一步改進后的鉛酸電池仍將作為動力源應用于旅游觀光車、電動叉車或一些短行程的公交車上。應用于電動汽車的新一代閥控式密封鉛酸蓄電池不須維護，允許深度放電，可循環使用，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，在輕度混合電動汽車中有應用前景，但不適于重度混合汽車或純電動汽車。近期正在開發的電動汽車用先進鉛酸電池主要有：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勢，且可以快速充電。但是鎳鎘電池由于鎘的污染，目前許多發達國家都已限制發展和使用。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，充放電循環壽命也較長，并且無記憶效應，適合電動汽車使用。鎳氫電池已被列為近期和中期電動汽車首選動力電池，但還存在價格高，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，性能水平和現實要求還有差距等問題，這些都影響鎳氫電池在電動汽車上的廣泛使用。

　　3、鋰離子電池

　　鋰電池最早出現于1958年，20世紀70年代進入實用化，80年代趨向研究鋰離子電池，90年代后生產出的高容量可充電電池，比鎳氫電池能存儲更多的能量，比能量大、循環壽命長、自放電率小、無記憶效應和環境污染，是當今各國能量存儲技術研究的熱點，主要圍繞大容量、長壽命和安全性三方面進行研究。

　　目前在電動汽車中應用較多的鋰離子電池是磷酸鐵鋰電池，由于熱穩定性和安全性較好，價格相對便宜，使其成為小型電動汽車和插電式混合動力汽車動力電池的首選。磷酸鐵鋰電池由于比能量、比功率以及運行電壓相對較低，不適合大型純電動汽車，相對而言，鈷酸鋰和錳酸鋰電池等更具優勢。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一步試產及試運行階段。

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

　　4、三種化學蓄電池的比較

　　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，這幾種電池技術沒有一種可以占據每個方面性能的優勢地位。其中鋰離子電池和鋰聚合物電池除在價格和安全性方面處于劣勢以外，其他方面均處于絕對領先地位，在未來有進一步研發和大規模應用的前景。

　　5、前景展望

　　鉛酸電池的價格優勢使其在輕度混合或者短途行駛的電動汽車中仍占一席之地；鎳氫電池是電動汽車過渡階段使用的電池，但在近期和中期仍然是非常關鍵的動力電池之一；鋰離子電池目前在電動汽車中占據著重要位置，將成為未來電動汽車電池最具前景的主流之一。價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。

　　二、燃料電池

　　1、特點

　　燃料電池具有高效、潔凈、兼容可再生能源技術等特點，工作安靜，起動迅速，比功率大，輸出功率可隨時調整。與其他電動汽車如二次電池（充電電池）為動力的純電動汽車及混合電動汽車比較，燃料電池汽車具有續駛里程長、動力性能高等優點。所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣以及汽油。以純氫為燃料時可以實現零排放，燃料補充迅速，不經歷熱機過程，不受熱力循環限制，因此能量的轉換效率高，是普通內燃機熱效率的2～3倍。

　　2、現狀及展望

　　初期的車用燃料電池技術僅限于滿足汽車動力要求，基于商業化的預期，其成本、壽命與氫源問題逐漸被關注。將燃料電池作為汽車的動力，已被公認為是遠期的必然趨勢。但在短期內，燃料電池汽車在價格上難以與其他汽車相競爭。目前燃料電池研究與開發集中在電解質膜、電極、燃料、系統結構等四個方面，加快固體氧化物燃料電池發展必然是世界能源發展的總趨勢。全球來看，燃料電池汽車還處于實現商業化的推進階段，解決來自于壽命、成本與氫源的三大挑戰是目前研發創新的關鍵。

　　三、太陽能電池

　　1、特點

　　太陽能清潔無污染且易獲取，但太陽能具有地域性、季節性和時域性等特點，同時太陽能電池能量密度小、轉化效率低（20%）及成本高，導致太陽能電池在汽車上還不能廣泛使用。太陽能電池作為第一驅動力驅動汽車，目前主要用在太陽能賽車和短距離電瓶車上。太陽能汽車功率普遍較小，續航里程短（最大為200km），承重能力低。

　　2、現狀與展望

　　目前，太陽能在汽車上的應用技術主要集中在兩個方面：一是作為驅動力，二是作為汽車輔助設備的能源。未來發展發向應該是作為電動汽車的輔助能源。太陽能作為最清潔的、取之不盡用之不竭的能源，對它的研究和應用必將會取得長足的進步，而太陽能電池在汽車上的應用也將更加廣泛。

　　四、超級電容電池

　　超級電容器是近幾十年來，國內外發展起來的一種介于常規電容器與化學電池二者之間的新型儲能元件，兼具電池和傳統物理電容的優點，是為了滿足混合電動汽車能量和功率實時變化要求而研發的一種儲能裝置。超級電容器往往和其他蓄電池聯合應用作為電動汽車的動力電源，滿足電動汽車對功率的要求而不降低蓄電池的性能。開發高比能量、高比功率、長壽命、高效率和低成本的超級電容器，可以提高商業化電動汽車動力性（特別是加速能力）、經濟性和續駛里程。

　　1、特點

　　超級電容器具有循環壽命長、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點，在電動汽車中超級電容器有三種應用途徑：以超級電容器作為惟一電源的純電動公交車；以超級電容器和其他儲能電池一起作為純電動汽車的動力源；以超級電容器和其他燃油作為混合動力汽車的動力源。在近期的研發中，超級電容器要著手解決兩大關鍵性問題：能量密度偏低和超級電容器的均壓問題。

　　2、現狀與展望

　　目前國內采用超級電容器的一些公共汽車的試運行都取得了很好的效果。以超級電容器為能源的電動汽車，一次充電行駛里程可達20km，充電時間12～15min（最短可達3～5min）。就目前的技術來看，超級電容器一次充電行駛里程短，作為惟一電源的純電動公交車在短時期內還不能廣泛應用。根據超級電容器儲能裝置本身的特點來講，它更加適用于復合動力汽車和混合電動汽車技術中。此外，由于優良的低溫特性，其應用在北方氣候寒冷地區將是一個好的選擇。

　　新能源動力電池產業鏈詳解

　　新能源動力電池產業鏈包含電芯/電池PACK、正負極材料、電解液、隔膜以及電池管理系統（BMS）。

　　動力電池產業鏈分為上、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，也是當下主流動力電池原材料構成。其中鋰礦應用最為廣泛，而石墨一般只作為負極材料。中游產業鏈包括由正負極、電解液、隔膜、極耳加工形成電芯、PVC膜、線束。而下游產品則是電池模組、線束、連接器以及BMS管理系統，整體形成動力電池零部件。

　　產品供應鏈分解

　　將動力電池產業鏈進行分解，上游是礦產原材料，中游包括正負極材料、隔膜、電解液組裝成單體電芯以及BMS系統開發，下游產品則是動力電池整體系統。