动力电池的市场及应用 - 动力电池技术分析及应用领域

  欧美等西方国家生产销售电瓶车较早，英、美、法、意等国都有生产公司推出电瓶车。日本自行车振兴协会有一项统计表明，世界上现有电瓶车的厂家超过100家，为其配套用的动力电池生产企业最著名的是日本三洋

  电瓶车作为发展中国家的代步工具，近年来也发展迅速，特别是在中国。自1998年以来，国内电瓶车产量一直以年均40%的速度增长。2012年中国电瓶车的保有量已达到2亿辆。据权威机构预测，到2015年我国电动自行车的产值将达到1000亿元，其中配套电池的产值将达到160亿元。

  摩托车作为一种灵活方便的交通工具，在中国南方以及一些东南亚国家有着非常大的市场。摩托车虽然给人类带来了很多方便，但摩托车排放的尾气污染被认为是我国大、中城市大气的主要空气污染源之一。据说一辆小小摩托车的排污相当一辆桑塔纳轿车的排污。为了净化环境，保证城市的蓝天碧空，我国已有60多个城市禁限摩托车。

  世界各国著名摩托车厂家已经在积极研制开发电动摩托车，包括日本的雅马哈与本田等企业。我国一些摩托车企业也在积极为摩托车寻找更为环保的动力来源。目前，新大洲、春兰、重庆嘉陵等摩托车厂商纷纷将目光投向极具优势的锂离子动力电池，正在与动力电池生产厂商共同开发电动摩托车。这种局面无疑给动力电池的未来市场创造了无限的商机，其辉煌的未来市场发展的潜力是无法估量的。

  电动汽车是以车载电池为动力，依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具。电动汽车具有污染小至无污染、动力源多样化、能量利用率高、使用维修方便等优点，被认为是二十一世纪最具应用前景的洁净车型，慢慢的受到当今社会的认可和青睐。一般把电动汽车分为纯电动汽车（EV）、混合式电动汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）三大类。EV的动力来自于各种蓄电池。HEV的动力来源于两种或两种以上的不同能源，如蓄电池和汽油发动机或柴油发动机。这些能源可分别用作汽车的动力能源，也可相互协作来驱动汽车。按照电池相对于燃油发动机的功率比大小，HEV可大致分为助力型（轻度混合）双模式型（中度混合） 和续驶里程延长型（高度混合）。PHEV的动力则来自燃料电池。电池和燃油两种动力的混合程度不同，对电池的要求也不同。不一样的电动汽车对动力电池的技术方面的要求如表2所示。

  目前，大部分电动汽车的动力电池采用铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。其中，铅酸蓄电池的技术最为成熟，但其单位体积内的包含的能量和功率密度不高，不适合电动汽车的应用。就当前技术水平看，镍氢电池的综合优势最明显，国际上知名汽车制造厂家如日本丰田，美国通用和德国大众等，大部分选用镍氢动力电池作为HEV的动力电池，如已经上市的Prius等车型。这表明大功率镍氢动力电池技术已基本成熟。由于锂离子电池具有重量轻、单体电池电压高等优点，是业内公认的动力汽车电池的新的发展趋势。目前，松下、LG 化学、NEC 等日韩企业正在积极开发锰酸锂电池作为电动汽车的动力电池；而Asystem123 和比亚迪等企业的发展趋势是磷酸铁锂动力电池。各大汽车企业均将锂离子电池作为未来的发展重点。目前，已经上市的安装有锂离子电池的汽车车型详见下表。锂离子电池很有发展前途，有可能是在将来代替镍氢电池组，但在安全性、循环稳定性和生产所带来的成本等方面尚有很多工作要逐步完善。

  由于高科技在军事上的广泛应用，现代战争已成为以数字化、信息化武器为主的高科技战争。这种战争模式使得高效、高比单位体积内的包含的能量和可快速充填燃料的军用能源成为现代战场上的迫切需要。当今世界各国对高能动力电池的技术开发一直在紧张进行，如新型铅酸电池、锂离子电池和燃料电池的使用。

  铅酸蓄电池是常规潜艇水下动力电源及辅助电源，也是核潜艇的应急电源。铅酸蓄电池由于具有技术成熟、性能可靠、制造成本低等显而易见的优势，仍是当今世界各国常规动力潜艇最为广泛使用的蓄电池。但是，现代潜艇用铅酸蓄电池存在充电时间长、高倍率充放电效率不高、比能量和比功率不高的缺点。根据新一代潜艇的要求，需要开发更先进的铅酸电池，以满足潜艇机动作战需求，提高和完善常规潜艇战术使命。

  美国航空航天局研制的一架无人驾驶飞机太阳神号，使用燃料电池作为动力，创造了世界飞行高度的纪录，飞抵32 160 m高空。美国波音公司与美国国防高级研究计划局签订了无人机燃料电池动力系统开发合同，按设计的基本要求新型燃料电池的无人机将延长无人机在空中连续飞行时间，由几十小时到数周。西门子燃料电池在德国AIP系统潜艇上的应用较为成熟。2003年4月试航的212A型U3l潜艇，其为世界第一艘现代化AlP质子交换膜燃料电池潜艇。

  在美国，锂离子电池已成为美军标准电池系列之一。美国Yardney公司已为水下军事装备研制了三款锂离子动力电池，包括：（1）UUV电池系统，总能量10 kWh。共360只单体，单体容量8 Ah；（2）75 kW级电动鱼雷用锂离子电池，由100只正棱柱形单体电池串联起来，该电池组提供电流为250 A，电池组最大重量比功率为650 W／kg；（3）微型潜艇用高性能锂离子电池系统，2005年首次安装于ASDS-1艇，锂离子电池总能量1.2 MWh，单体电池重量比能170～200 Wh／kg。除此之外，Yardney公司生产锂离子电池组已大范围的应用到声纳浮标、声波发射器、深潜器等水下装备。

  未来，新能源汽车的健康与规模化推广应用特别大程度上取决于高安全、高续航能力的动力电池的支撑力度。当前，新能源汽车动力电池技术进步受国家政策、外部竞争的双重压力驱动，这就要求现有三元锂动力电池技术持续提升，同时也需要新的锂离子电池的技术攻关和突破，以实现颠覆性的革新。对动力电池企业说，现在是最好的时期，也是最坏的时期。智电汽车认为，电池单位体积内的包含的能量的“攻坚战”已经打响，动力电池行业格局将洗牌。未来企业要进入竞争力梯队，要重点做好两点：一是要转变思维方法和“居安思危”，由粗放规模化发展向“技术和规模化”并重的发展模式转型，加速全固态锂电池或新锂离子电池技术储备;二是要注重产品的安全性，既要加强与整车企业的合作，同时要规避“高田气囊”事件在动力电池行业上演。