1.1.2 二次电池的发展现状及面临的问题

1.二次电池的发展现状

目前，电动汽车的电池市场是铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池三分天下，但随着电动汽车电池技术的发展，镍氢和锂离子电池将会占据越来越重要的市场份额，并成为电动汽车用主要电池。

（1）镍氢电池

Ovonic电池公司是世界最主要的镍氢电池生产者，产品占全世界电动汽车用镍氢电池的95%，其电池质量比能量超过80Wh/kg，体积比能量超过200Wh/L。Hyundai汽车公司的电动汽车使用其生产的镍氢电池，一次充电行驶里程可达390km。

美国SAFT公司也在进行电动汽车用镍氢电池的研制、开发工作，其最新的镍氢电池容量为128Ah，质量比能量为65Wh/kg，体积比能量为130Wh/L。

另外，除了上述公司以外，丰田、松下电池公司开发了适用于“RAV4”的镍氢电池，电池容量为95Ah，质量比能量为63Wh/kg，功率密度为200W/kg。开发的小型电动汽车用电池组质量比能量为53Wh/kg，功率密度为300W/kg。Honda公司开发了27kWh级电池组，质量比能量为57Wh/kg，用于EVPLUS电动汽车。德国Varta公司开发的电动汽车用镍氢电池，质量比能量为60Wh/kg，功率密度为165W/kg，已在“WAVE”电动汽车上应用。

（2）锂离子电池

SAFT美国公司的锂离子电池研究正在各个方面向美国高新电池开发联合体（The united states advanced battery consortium，USABC）的长期目标靠近，如比能量、功率密度、循环寿命等。SAFT公司所研制的锂离子电池，可进行12万次浅充放电循环，容量损失小于20%，且安全性好。现已用6Ah和12Ah单电池组装成0.3～0.5kWh模块，其质量比能量为60Wh/kg（1C），峰功率1.2W/kg（50%DOD）。浅充放时循环寿命5万次（30%DOD）到6.5万次（1%DOD）。日本已开发成功移动用400Wh级单电池和3kWh电池组模块，以及静态型250Wh单电池和2kWh级电池模块。

在法国政府和欧盟的支持下，电池研究单位和汽车制造厂合作研究电动汽车用锂离子电池，1kWh模块由6个圆柱形的40～50Ah单体电池组合而成。电池质量比能量为120Wh/kg，体积比能量为200Wh/L，充一次电行驶200km。此外，法国电力公司和BolloreTechnolo-gies合作研究聚合物锂离子电池，作为电动汽车动力源。第1阶段，研制出40Ah单电池，80%DOD充放电循环，比能量为160Wh/kg，可循环600次，并能在80℃工作。第2阶段，研制2kWh模块及电池管理系统，单电池的指标：150Wh/kg（0.5C），200W/kg（峰功率，80%DOD），寿命500次。电池块指标：比能量120Wh/kg（0.5C），比功率120W/kg，寿命500次。

德国Varta公司对高能量密度型和高功率密度型锂离子电池做了研究，高能量密度型锂离子电池为方形，容量为60Ah，质量比能量为115Wh/kg，功率密度30W/kg，循环900次（100%DOD）。高功率型锂离子电池为圆柱形（HEVs用），比能量50Wh/kg，比功率480W/kg（10C），循环寿命>600次（100%DOD）。

据USABC为电动汽车用二次电池制定的开发目标来看，目前所开发的各类电动汽车用电池，与中期目标相比，都还有一定的距离，因此欲使高性能电动汽车用电池达到实际应用的水平，尚有大量的工作要做，特别是政府部门，还必须一如既往地给予强有力的支持。为加速电动汽车的应用普及、电动汽车用电池的标准化和完整的电池评价体系是必不可少的。

2.电动汽车用电池面临的问题

广泛推广电动汽车的应用，其最主要的困难是高性能动力源技术未能得到有效的解决，现有电池产品难以满足汽车对寿命、动力性能等的要求。作为电动汽车用电池，应当满足以下要求：

1）高比能量（它关系到一次充电可行使的距离）。

2）大功率（它涉及电动汽车的加速特性和爬坡能力）。

3）循环寿命长（它涉及流动成本）。

4）充放电效率高（它涉及节省能源及成本）。

5）原材料来源丰富，成本低（它涉及基本建设费用等）。

6）安全（它关系到在使用过程中是否可靠、方便）。

7）易保养（关系到可靠性和方便性）。

8）与环境友好（涉及资源能否再生及环境保护等问题）。

目前，电动汽车用动力电池产品普遍存在以下问题：

1）安全。电池安全性得不到保障。目前，中小容量锂离子电池的产业化已经非常成功，但大容量、高功率锂离子动力电池的安全性问题得不到有效解决。而电池容量越大，其一旦失控所造成的危害就越大。

2）容量。电池容量有限，未能实现突破。目前，市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100～300km，并且这还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车一般行驶环境下续驶里程只有50～100km。

3）寿命。电池循环寿命短。普通二次电池充放电次数仅为300～400次，即使性能良好的二次电池充放电次数也不过700～900次，按每年充放电200次计算，一只二次电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。

4）外观。电池质量和尺寸制约。现有电动汽车电池的外体积一般要达到550L。当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间。现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。

5）价格。电池价格昂贵。电动汽车二次电池的价格约为100美元/kWh，有的甚至高达350美元/kWh，成本太高，用户难以承受。

6）环保。对环境的污染严重。目前，使用的动力电池主要为铅酸动力电池、镍氢电池、镍镉电池。原料从开采到生产，再到废弃后的处理，都会对环境造成污染。