电动汽车电池技术论文_电动汽车电池的论文

1.如何评价电动汽车新电池技术

2.新能源电动汽车，电池技术

3.电动汽车的未来：充电十五分钟，

4.新能源汽车电池知识详解

5.新能源汽车的电池包技术

6.电动汽车动力电池篇知识解析

锂电池是一种高性能电池，具有高能量密度、长寿命、轻便等优点，因此在数码产品、电动汽车等领域得到了广泛应用。本文将介绍锂电池技术的发展历程，帮助读者更好地了解这一领域。

1970年代，埃克森的M.S.Whittingham首次采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成了世界上首个锂电池，开启了锂电池技术的先河。

1980年，J. Goodenough发现钴酸锂可以作为锂离子电池的正极材料，这一发现为电池技术开辟了新的道路。

1982年，伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子可以嵌入石墨中，这个过程既快速又可逆。这促使人们尝试利用这一特性制造充电电池。

1983年，M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是一种非常优秀的正极材料。它不仅价格低廉、稳定，而且具有良好的导电、导锂性能。由于其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，因此即使在短路或过充电的情况下，它也能避免燃烧和爆炸的危险。

1985年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极可以产生更高的电压，进一步提升了电池的性能。

1991年，索尼公司发布了首个商用锂离子电池，彻底改变了消费电子产品的面貌。

1996年，Padhi和Goodenough发现橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性。如今，这种材料已成为主流的正极材料。

随着数码产品的普及，锂离子电池凭借其出色的性能在这些产品中得到了广泛应用，并逐渐扩展到其他领域。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。锂离子电池已成为市场主流。

如何评价电动汽车新电池技术

图文/奥拓快

在德国人卡尔?本茨发明汽车后的一百多年里，内燃机的技术不断向前发展。但是，随着汽车行业向着新能源方向转型，越来越多的电动汽车走上舞台，逐渐成为市场的主角。与之相对应的是，动力电池技术也开始突飞猛进。

1、铅酸电池

电动汽车并不是最近几年的新产品，早在1990年，通用汽车在洛杉矶车展上展出的一款双座概念跑车EV1，它是通用开发的第一辆现代化电动汽车。1996年通用EV1开始量产，采用的是铅酸电池，可产生173马力，在8秒左右完成百公里加速。

铅酸电池作为一项早期技术具有重量大、能量密度低、低温条件下性能衰减快，续航严重缩水等问题。据悉EV1所携带的16.5-18.7kWh的铅酸电池重量高达522公斤，续航里程大约88公里。同时该电池使用寿命很短，每隔几年就必须换一次。

最终铅酸电池技术逐渐被电动汽车所淘汰，最早的1117辆电动汽车通用EV1也于2003年寿终正寝。

2、镍氢电池

镍氢（NiMH）电池的出现给电动汽车重新回到舞台提供了契机，一开始主要用于混合动力车型以及日产聆风等早期纯电动汽车上面。

和铅酸电池相比，镍氢电池有着更大能量密度和更长的使用寿命。但是镍氢电池同样在低温环境下会出现性能衰减快，续航严重缩水等问题。同时镍氢电池的生产成本更高，闲置时放电速度很快，因此必须经常进行充电。

3、锂离子电池

锂离子电池是当下电动汽车主要使用的动力电池，分为三元锂电池和磷酸铁锂电池。

三元锂电池是指以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为正极材料，以石墨为负极材料，以六氟磷酸锂为主的锂盐作为电解质的锂电池。磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池。

比较而言，三元锂电池在低温性能、过充过放性能、能量密度上优于磷酸铁锂电池。但是三元锂电池热稳定性较差，容易出现热失控，因此在2016年初，工信部曾禁止新能源客车配套三元锂电池。

磷酸铁锂电池热稳定性较好，但是低温性能较差，能量密度也明显低于三元锂电池。另外一个就是磷酸铁锂电池成本低于三元锂电池，因为三元锂电池正极含有贵金属，价格相对要高不少。国内新能源市场的销量王-比亚迪就以生产磷酸铁锂电池而闻名。

4、固态电池

固态电池被广泛认为是电动汽车电池技术的未来，它依赖于固体电极和固体电解质，而不是上述所有电池类型中的液体或凝胶聚合物。

从理论上讲，固态电池将彻底改变纯电动汽车，因为它们的固体构成将大大提高充电和放电速率，极大地提高能量密度，减轻重量，减少火灾的可能性，并提高可循环性和使用寿命。

相对而言，固态电池是非常完美的电池技术。然而，该电池仍然处于实验室阶段，尚未实现量产。尽管过去几年曾不断有传言称固态电池将在几年内实现量产，但是几年时间过去了，依然没有实质性的突破。

不过，也不用灰心，半固态电池作为全固态电池的过渡产物已经来到了量产前夕。2023 年 2 月 23 日，国轩高科在投资者互动平台上表示，半固态电池预计于 2023 年实现装车交付。

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新能源电动汽车，电池技术

如何评价电动汽车新电池技术

优势：

1.资源丰富：相比于锂等其他电池技术，钠在地球上分布更为广泛，资源更加丰富，因此更加容易获取。

2.成本较低：由于钠的价格相对较低，因此钠电池的制造成本相对较低，使得其在大规模应用方面更有优势。

3.高能量密度：钠电池的能量密度相对较高，可以实现比较长的续航里程，因此可以满足电动汽车等应用对于高能量密度的需求。

4.安全性高：相比于锂电池，钠电池的化学反应相对较为稳定，因此具有更高的安全性。

挑战：

1.技术成熟度低：钠电池技术目前仍处于研究和开发阶段，与锂电池等成熟技术相比，其技术成熟度仍有较大差距。

2.充放电效率低：钠电池的充放电效率相对较低，可能需要更长时间的充电和更频繁的充电，从而影响其在实际应用中的可用性。

3.体积较大：钠电池的电解质和电极相对较大，因此钠电池的体积相对较大，可能会对电池的应用造成一定的限制。

综上所述，钠电池技术具有一定的优势和挑战，在未来的发展中需要进一步解决技术瓶颈，提高钠电池的性能和可靠性，以满足电动汽车等领域对于高能量密度、低成本、高安全性的需求。

电动汽车的未来：充电十五分钟，

新能源电动汽车的快速发展与电池技术的革新密不可分。随着科技的进步，电池技术在过去几年取得了巨大的突破和改进，为电动汽车的发展提供了强大的动力。

电池技术的提升使得电动汽车的续航里程大幅增加，充电速度的提升以及安全可靠性的提高。但是，目前电池的成本和制造过程仍然较高，电池的寿命和循环稳定性也是需要进一步改善的方面。

在汽车动力电池技术方面，还需要在以下几个主要方面，有待深入研究和进一步突破。

提高能量密度：

研究人员致力于提高电池的能量密度，以增加电池的储能能力，进而提高汽车的续航里程。这可以通过开发新的电极材料、电解质以及改进电池结构和设计等途径实现。

延长电池寿命：

电池的寿命是影响电动汽车可靠性和经济性的关键因素之一。研究人员努力寻求降低电池在循环充放电过程中的衰减速度的方法，以延长电池的使用寿命。这包括改进电极材料的稳定性、优化电池管理系统（BMS）的控制策略，以及研发更耐用的电池包装和热管理技术等。

快速充电技术：

研究人员致力于开发能够实现更快充电速度的技术。快速充电技术可以大幅缩短电池充电时间，提高用户的使用便利性。这涉及到设计更高功率的充电设备、改进电池材料和结构以提高充电速度，同时确保电池的安全性能。

提高安全性：

电池的安全性是汽车动力电池技术研究的重要方向之一。研究人员致力于开发更安全的电池材料和设计，防止过充、过放、过热等情况的发生，并提供有效的热管理和防护系统，以确保电池在各种工况下的安全性能。

可持续性和环境友好性：

研究人员努力寻找更环保和可持续的电池材料和制造过程，以减少对有限资源的依赖，并降低电池生命周期中对环境的影响。这包括开发可回收和再利用的材料、推动废旧电池的有效回收和处理，以及降低电池制造和回收过程中的能耗和排放等方面的研究。

这些研究方向旨在不断提升汽车动力电池技术的性能、可靠性和可持续性，推动电动汽车的发展，并为清洁能源和可持续出行做出贡献。

新能源汽车电池知识详解

电动汽车的未来：充电十五分钟，能跑1300公里

告别续航里程和充电焦虑。

保时捷的电池技术工程师预测，从中期来看，电池技术将得到改进，在不久的将来，充电时间不到15分钟的800英里（1300公里）电动汽车可能成为现实。

正如最初发表在《保时捷工程杂志》的那样，保时捷工程公司的专家们谈到了当前和下一代电池技术，以及像Taycan(|配置|询价)和Macan车型这样的电动汽车在未来几代的发展方向。

保时捷工程师解释了为什么锂电池是目前电池技术的黄金标准，以及它的缺陷，特别是从安全的角度来看。一个有趣的观察是阳极优化，特别是使用硅而不是石墨，这是目前的标准。明斯特大学MEET电池研究中心的商业和技术总监Falko Schappacher博士表示，硅阳极可以将电池容量提高10倍，充电时间不到15分钟。

问题是，当硅吸收锂时，它会膨胀300%，这可能会损坏电极，缩短电池寿命。

但最大的突破将来自固态电池。通过使用固体电解质基质代替放置在分离器中的液体电解质，这些电池不仅更轻，而且更紧凑。缺乏液体会使它们更稳定，减少火灾危险。保时捷工程公司电池专业工程师Stefanie Edelberg博士解释说：“固体电池的计划是，经典的分离器将完全被一层薄薄的固体电解质所取代。”“然后固体电解质既是电解质又是分离器。”

据报道，这项技术可以将能量密度提高50%，并大大缩短充电时间。根据Schappacher的说法，锂基固态电池(SSB)被视为“锂离子电池的重要替代品”。

虽然许多品牌都在研究固态电池，宝马也希望在今年晚些时候测试原型车，但关于固态电池何时可能成为现实，目前还没有明确的答案。然而，保时捷仍然认为电池技术很快就会得到迅速改进。

赫尔姆霍兹研究所(HIU)主任、卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)储能系统研究部门负责人Maximilian Fichtner教授说：“从中期来看，我们可以期待新的阳极化学和电池致密包装的结合，使汽车续航里程达到1300公里（800英里）”。

Schappacher不愿给出确切的数字，但他预计，射程有可能增加30-50%。和其他人一样，他也预计快速充电速度将会提高。

Cellforce集团的首席运营官Markus Graf表示:“在今天的Taycan车型中，从5%到80%的充电时间可以达到22.5分钟。以硅作为负极材料，在中期可以达到小于15分钟的值，在长期内可以显著降低。”

这将需要新的充电器，然而，具有主动冷却功能的充电器能够在充电站和汽车之间可靠地传导电力，特别是在充电速率超过500千瓦的情况下。这可能会发生在液冷充电电缆上，特斯拉已经表示将在其增压器网络上使用这项技术。

电动汽车并非没有缺陷，但别忘了，电池技术还处于相对起步阶段，一些重大突破可能会在很大程度上改变公众的看法。

新能源汽车的电池包技术

聚焦新能源：新能源汽车电池知识详解，三电基础知识科普

新能源汽车和传统汽车区别最大的地方，核心的技术就在于三电，也就是电驱动和电池，还有电控。

电池是和机械工业、化学，还有电子控制相关的领域。电池的核心是电芯，电芯最关键的材料是正极、负极、隔膜和电解液。正极材料为大众熟知的涵盖磷酸铁锂以及锰酸锂，还有钴酸锂和三元、高镍三元。

汽车动力电池的历史并不长，1996年通用公司推出的车型EV-1采用的是铅酸电池，这款车型就是现代电动汽车的初始架构。

从铅酸电池到日系混合动力的镍氢电池，再到现在人气最高的锂电池，汽车动力电池的历史只有二十多年的时间。

从新能源乘用车配置的汽车电池看，有三十二款车型用了十七家企业的汽车电池，其中十六家是电池企业，另外一家是长安新能源。可见其他乘用车的汽车动力电池都是外购的，涵盖电芯以及电池组，还有电池管理系统等。

大多数自主品牌汽车主机厂都没有电芯以及电池组的设计能力。

跨国汽车企业，尽管没有自家企业的电芯，但是坚持独立设计生产汽车动力电池组件以及管理系统，为了增强汽车动力电池的关键竞争力。和大部分自主品牌有区别的是，即便不用这家的电芯，其能够换个电芯品牌依然能够设计汽车电池组，关键的技术还是在自家企业手里。

现在的汽车动力电池中，镍氢电池即将被淘汰，铅酸电池依靠保有量在支撑，现在锂电池是最主要的。

数码电子产品对锂电池的安全性要求较低，钴酸锂电池最适合3C产品行业，特斯拉用的就是这种电池，续航能力较强，但是安全性不高。

锰酸锂电池获得汽车动力电池市场最高的占有率，尽管其能量密度不及三元锂以及钴酸锂，但是其他综合性能水平较高。

国内锂电池的发展重心在磷酸铁锂电池，国外动力锂电池领域的核心就是三元锂电池，有着比钴酸锂电池更高的能量密度，成本更低，安全性也更高。可见不一样的汽车公司对于动力锂电池的选择是不同的。

电动汽车动力电池篇知识解析

新能源汽车的电池包技术

大多数消费者在购买电动汽车时，考虑最多的因素就是续航里程和价格。对这两个因素影响最大的部件就是动力电池。因此，电池企业为了在相同体积内放入更多的电量，正在紧锣密鼓地开发“高能量密度”电芯。 业界从电芯的四大组成材料入手致力于提高电芯的能量密度和安全性，同时控制成本。

业界就开发电芯这一方向已达成一定共识，而近年来对电池模块和电池包的关心正日渐提高。电池模块是指为在高温和振动等外部冲击中保护电芯，将多个电芯联结在一起并放入一个框架中形成的物理结构。聚集多个模块，再加上用来管理电池温度或电压等的电池管理系统(BMS)和冷却设备等，就组成了电池包。电池包是装入电动汽车的最终形态，所以电池包规格与电动汽车的整体设计存在密切关系。

当前锂离子动力电池是圆柱、方形、软包三类电池包三分天下。电池包结构优化的重要思路，是降低电池包冗余零部件使用量。圆柱电池和方形电池的金属外壳(钢壳或者铝壳)，本身所具备的机械强度，可减少模组支撑结构件的使用量，也有助于降低电池包加工难度，软包电池需要借助模组来形成机械强度的设计就显出一定劣势。

方形电池的单体电芯容量较圆柱电池优势明显，且其方形物理形态较圆柱形物理形态能够使得电池包组装效率更高。近两年在电池包技术方面的主要技术创新是比亚迪的刀片电池和宁德时代的CTP (Cellto Pack，无模组技术)，二者都用在方形电池上，未来方形电池的市场占有率或进一步提高。

众多周知，传统燃油汽车有三大件，即发动机、变速箱、底盘，这几个核心部件决定了一辆汽车的性能和质量。无独有偶，如今的纯电动车也有所谓的三大件，它们是动力电池、电驱系统、电控系统，

其中动力电池无疑是消费者最关注的零部件，毕竟动力电池的质量、安全、性能以及可靠性，都直接关系到纯电动车的使用体验。特别是今年以来频频发生的电动车自燃事件，更是让动力电池成为自燃事件讨论的焦点。

当然，近几年纯电动汽车的市场占有率和用户接受度确实是越来越高，不过目前大部分消费者对动力电池的知识仍然知之甚少。所以，今天我们就来聊聊动力电池的那些事，了解一下它们的分类以及各自的特点。

● 动力电池（蓄电池）的结构组成

目前市面上的纯电动车型几乎都采用蓄电池作为动力电池，因此我们不妨对蓄电池的结构进行解析。动力电池是由数个电池单体、CSC信息采集系统、电池管理控制单元（BMU）、电池高压分配单元、冷却系统等组成。

电池单体是构成蓄电池的最小单元，由正极、负极、有机电解液等组成。而电池模组是由数个电池单体并联在一起，通过将数个电池组串联在一起组成一个电池单元，再将由数个电池单元串联在一起，就能构成动力电池的总成。

而目前市面上的动力电池装车量主要由三元锂电池和磷酸铁锂电池提供，所以下面我们来重点讲解这两种类型的动力电池。

● 什么是三元锂电池

三元锂电池，又称三元聚合物电池，这种锂电池是指正极材料使用镍钴锰或者镍钴铝三元正极材料的锂离子电池。

以最新的动力电池装车量数据来看，2019年1-11月，三元电池累计装车量占总装车量的68.1%，拥有最高的市场份额。

而三元锂电池之所以受到众多车企的青睐，主要是得益于三元锂电池的能量密度较高，能量密度越大，就意味着动力电池的单位体积或重量内存储的电量越多。

一般来说，电池的能量密度越高，纯电动车的续航能力就越高，因此对于追求极力追求长续航里程的新能源车企来说，三元锂电池的续航优势非常有吸引力。

同时，三元锂电池在抗低温性能上也有一定的优势，在同样的低温条件下，相比其它类型的电池，三元锂电池的冬季电量衰减更小，更适合寒冬的北方地区。

而三元锂电池的缺点是稳定性较差，当温度达到250-350℃时容易热失控，在快速充电过程中存在较高的自燃风险，因此三元锂电池对散热性能的要求很苛刻，这对于BMS电池管理系统也有更高的技术要求。

● 什么是磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，它的最大优势是安全性高。目前磷酸铁锂电池的热稳定性是最好的，热失控温度普遍在500度以上，电池自燃的风险很低。

其次，磷酸铁锂电池的循环寿命也比较长，充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，相当于可以用10年之久。除此之外， 磷酸铁锂电池的价格也有一定优势。

不过，由于磷酸铁锂电池的能量密度不如三元锂电池高，目前前者的能量密度平均为130-140Wh/kg，三元锂电池平均为160Wh/kg，因此在续航方面很难与三元锂电池相提并论，这也是为什么采用磷酸铁锂电池的纯电动车少的原因。

但随着新能源补贴退坡，甚至补贴全面取消，凭借着价格优势，磷酸铁锂电池或将重新崛起，而在2019年1-11月磷酸铁锂电池累计装车量占总装车量29.5%。

● 什么是氢燃料电池

相比蓄电池，目前十分小众的氢燃料电池是真正意义上“零排放”的清洁能源，它将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。

基本原理就是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极，只会产生水和热。

可以说，氢燃料电池的优势不仅仅体现在电池能量转换效率高，而且无污染、无噪声。而从长远的角度来看，氢燃料电池必将是未来动力电池行业的一个重点发展方向。

好比说，最近现代汽车就公布了一个“2025战略”，除了要扩大纯电动车销量，氢燃料电动车也在其销量规划中。此外，像丰田、本田等知名车企也在积极推动氢燃料电池技术的发展。

但现阶段而言，氢燃料电动车的许多问题仍然得不到有效解决，最主要的原因是氢气储存不便，同时目前的造价成本也过高。

● 总结：

目前这几种动力电池都有各自的优势和劣势，现阶段来看，在充电体验不够愉悦的情况下，续航里程依然是电池最关键的一个性能指标，

因此三元锂电池还将是纯电动车市场的主流应用。最后再问一句，那些购买了纯电动汽车的消费者们，您们知道自己的电动车采用了哪种类型的动力电池吗？