汽车电池知识(汽车知识 电动汽车：电池的未来)

电动汽车的电池，未来会向着固态电池及燃料电池的方向发展，下面同大家简单介绍一下这两种电池。

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。

液态电池VS固态电池

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

固态电池的优点：

1、 轻：能量密度高。使用了全固态电解质后，锂离子电池的适用材料体系也会发生改变，其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以明显减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

2、 薄：体积小。传统锂离子电池中，需要使用隔膜和电解液，它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而如果把它们用固态电解质取代（主要有有机和无机陶瓷材料两个体系），正负极之间的距离（传统上由隔膜电解液填充，现在由固态电解质填充）可以缩短到甚至只有几到十几个微米，这样电池的厚度就能大大地降低——因此全固态电池技术是电池小型化，薄膜化的必经之路。

3、 柔性化的前景。即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的，材料会变得有柔性。相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料（不能是刚性的外壳），制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。

4、 更安全。传统锂电池可能发生以下危险：(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏 (2)电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。采用全固态电池技术，以上两点问题就可以直接得到解决。

固态电池目前发展遇到的瓶颈：成本及价格高，有待进一步发展及商业化。液态锂电池的成本大约在200~300美元/千瓦时，如果使用现有技术制造足以为智能手机供电的固态电池，其成本会达到1.5万美元，而足以为汽车供电的固态电池成本更是达到令人咋舌的9000万美元。

固态电池系统集成模块化

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

燃料电池的优点：

1、 发电效率高。燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85% ～90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%～ 60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。

2、 环境污染小。燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外,由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫,而且按电化学原理发电,没有高温燃烧过程,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。

3、 比能量高。液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。

4、燃料范围广。对于燃料电池而言,只要含有氢原子的物质都可以作为燃料,例如天然气、石油、煤炭等化石产物,或是沼气、酒精、甲醇等,因此燃料电池非常符合能源多样化的需求,可减缓主流能源的耗竭。

氢燃料电池工作图

氢燃料电池的应用：20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。

2022年北京冬奥会期间，有816辆氢燃料电池汽车参与赛事交通服务保障。这是截至目前世界上最大规模的氢燃料电池汽车示范应用。

2022年全球动力电池装机量（单位：GWh）TOP10阵营中，中国企业依然稳固占据六席，继续保持领先优势，六家企业市场占比达60.4%，同比增长12.2个百分点，较2021年的48.2%大幅上升。具体排名为：宁德时代、LG新能源、比亚迪、松下、SKOn、三星SDI、中创新航、国轩高科、欣旺达、孚能科技。

宁德时代毫无疑问再次问鼎冠军宝座，装机量达191.6GWh，全球市占率37%，连续六年排名全球第一。

中国正处于第四次工业革命的第一梯队中，而且中国有目前世界上最全的工业生产体系及世界上最大的消费群体。中国企业的动力电池发展也在不断的迭代当中，相信不久的将来，中国企业将会有自己的固态电池及燃料电池，电动汽车续航里程不在焦虑，为中国电动汽车提供强大的“中国心”。

文章资料来源：百度百科+个人总结

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