新能源汽车电池技术创新探究

新能源汽车电池技术创新探究

林倡全

柳州赛克科技发展有限公司 广西柳州 545000

摘要：近年来我国经济水平稳步发展，随着大众生活水平的提升，国民平均汽车保有量逐年提高，新能源汽车受到了人们的广泛欢迎。电池作为新能源汽车中最核心的技术，对于能源汽车的未来发展有着举足轻重的作用，其决定着新能源汽车未来是否能够彻底取代传统汽油柴油汽车，其中的关键在于电池技术的创新，如果没有创新，新能源汽车整个行业的发展将失去了可持续发展，任何前景都将成为泡沫。但由于我国的历史原因，大部分产业的研究都还处在相对于落后的阶段，目前新能源汽车的电池技术的安全性、稳定性和可靠性、电池寿命长短等都还有很大发展的空间，这在很大程度上制约着新能源汽车产业的发展。本文就将针对新能源汽车的发展，浅谈电池技术的创新。

关键词：新能源汽车；电池技术；创新；绿色

1、现阶段新能源汽车的主要电池技术
    1.1铅酸蓄电池
  这种电池使用稀硫酸电解液，包括正极板、负极板一共两个部分。该电池的性能指标存在比功率较小、比能量较小的情况，无法重复循环使用电池。每一次充电都会消耗很多的时间。在以上种种因素作用下，电动车领域并没有充分利用该技术。当然这种电池有着完善的技术，能够大规模生产，进而压低造价，所以仍有一定发展环境。目前要求低、行程短的汽车仍在使用该技术。比如电动叉车、电动观光车。
    1.2镍氢电池
  这种电池以镉镍电池为基础，其正极为碱式氧化镍与电解液，负极为吸氢和金。镍氢电池容量大、充电时间短。当然这种电池因为造价比较高，所以并不能大范围普及和使用。相较于锂电子，这种电池的能量密度比较小，不过胜在有着极强的稳定性。未来这种电池很有可能会成为混合动力电动车主力资源。
    1.3燃料电池
  该电池包括三个部分分别是电解质隔膜、正极与负极。当前国内燃料电池几乎全是氢燃料电池，被汽车制造产业广泛使用，只需要空气与燃料，不需要充电过程。这种电池有着很高的功率密度和供电效率，对生态环境造成的影响几乎可以忽略。不过这种电池同样有着生产、储存成本高的问题，需要很长的启动时间。从当前的社会状况可以了解到，目前燃料电池电动车虽然已经在开发和准备面世，但仍有许多问题需要处理，所以做不到短时间广泛普及。
    1.4单体电池
  单体电池有很多种形状，比如方形和圆柱形。车用电池组通常有着非常大的容量，电池的数量又多又复杂[3]。从结构特征来看，圆柱电池并不能满足当前的电动车电池需求。方形电池有着许多种电芯制作方法，包括卷绕叠片、正极包膜叠片。方形电池有着很大的容量，被广泛用于软极电池。叠片电池可以用在各种各样的材料之中，有着很强的稳定性。相较于卷绕电池，单体电池使用周期更长。
    1.5电池系统
  动力电池操作简单，安全管理、热管理不够完善、数据采集不够稳定，核心单元存在比较大的差异。电池系统有必要从材料选择、结构优化出发，深入研究结构抗冲击与抗振要求，从安全检测、故障判断等角度切入研究。

2、新能源汽车电池技术的创新方向
  2.1技术安全创新，续航充电创新
  现如今开展电池的创新，最主要的是开展锂电池的创新技术。大部分汽车发生自燃是由于正极收到高温容易发热，负极和相关的隔膜材料容易燃烧，进而电解质容易产生爆炸，因此，可以在技术创新过程中，可以从充电方面入手，及时排除正极所受到的热量，并且将热能转化为机械能力。此外，严格电池的设计，避免出现短路电流，提高结构的防撞击性能，提高电池的稳定性。此外，还需要提高电池的续航能力。续航能力主要是由电池的数量和密度来决定，为了保证汽车的轻量化，可以对汽车的驱动系统进行一定的升级，保证相关的电池能量回收装置，将外界传递的热能转化为电能存储起来，实现技术的加强突破。对于太阳能电池的创新探究，应该从安全方面入手，做好太阳能电池板的相关安全设计，在冬季中突破不了电池遇冷续航能力降低问题，可以将目光放在电池的保暖工作上，加上一定的保温装置，提高电池活性。最后，进行充电技术方面的创新，传统的充电技术都或多或少存在着很多便捷性、经济性问题，创新中一方面需要考虑增加充电桩的数量，另一方面可以考虑电池自身，将太阳能和机械能更好地转化为充电的能量，加上氢动力电能转化装置，实现技术突破。
  2.2增加材料性能，改进散热风扇
  对电池创新的过程中，还可以从宏观角度进行。首先增加对电池容量有一定贡献的相关材料的性能，采用热发挥较大的材料，比如二元材料或者高电压三元材料等。采用压实性更好的正负极材料，电池中加入导电性更好的活性物质，有利于提高单位质量敷料可以产生的电池容量。采用厚度反弹力更小的材料，解决厚度反弹预留的空间，转化为电芯的设计厚度，提高电池容量。为了保证新能源电池技术的不断发展，还需要改进电池中的减振垫。在新能源汽车的电池散热风扇中有三个减振垫，当前大多数的减振垫通过实践都证明了这种结构不太利于风扇散热，反而加大了振动的频率。因此，可以在电池内中心与电机线架中的减振垫中加入配合法兰盘底座的圆柱孔，将电机线架连接在一起，通过检测，可以消除不必要的振动问题。

  2.3明确优势缺点，创新技术体系
  想要促进我国新能源汽车电池技术创新，就必须要全面了解目前各种技术的优缺点，在保留优势的前提下尽可能改进缺陷，实现技术体系的创新。目前我国在这方面研发方向主要是磷酸铁锂电池，但是核心技术专利属于其他国家，所以在这方面有潜在的知识产权隐患，难以取得较远的发展。与此同时，磷酸铁锂电池还有一些其他的缺陷，包括难以控制材料的一致性、耐低温性不强等。磷酸铁锂的比能量很低，要想让电动汽车能行驶较长的路程，还要将具备较高比能量的电池安装在汽车上，这也是要创新技术体系的原因。现阶段全球范围内受到热议的一项技术就是锂硫电池，其中硫的比容量很高，和锂配对后让电池具有很高的比能量，同时还具有污染性小、节约成本、原料易得等优势，很好地满足了电动汽车在动力电池方面的需求。当然，锂硫电池不可避免地也存在一些缺点，如放电性能差、安全性不高、循环寿命短等。另一种新技术是锂空气电池，同样有很高的的比能量，具有无污染、可充放性、节约成本等优势，但是其能量效率低、放电性能不强，在这方面还有很大的进步空间。固态锂离子电池属于新型化学电池，相比于传统的锂电池，虽然工作原理一样，但具有多重优势，包括寿命长、能量密度高。单体电池电压高。生产效率高。安全性强等，具有广阔的发展前景，研究和普及应用固态电池是创新新能源汽车电池技术的一个有效途径。
结语：在新能源汽车的电池技术创新中，各个专业人才要带着必胜的信心投入到电池的创新研究中去，充分认识到目前新能源电池需要的瓶颈和问题，从电池的单体、模块、电热管理和电池包这多种方面进行全面性考虑，让电池这个新能源汽车的“心脏”逐渐实现材料的稳定性和性能及能量密度方面的提高，最终创造出性能良好、安全性高的新能源汽车。
参考文献：
  [1]新能源电池镍钴新材料项目在烟台落地[J].走向世界,2021(04):9.
  [2]梁雪松.基于新能源电池安全的控制系统研究[J].数字通信世界,2020(09):93-94.
  [3]周国烛,管小清.钒钛系新能源电池负极合金的球磨参数优化研究[J].钢铁钒钛,2020,41(03):64-68.

[4]范祖良.新能源汽车电池无线充电功率控制系统设计[J].科技创新与应用,2020(24):73-74+77.