蓄電池及其管理系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。在以往幾年中，大部分企業(yè)在電動汽車研制中曾遭遇尷尬，主要是因為采用了鉛酸、鎳鎘、鎳氫電池（Ni-MH）等?，F(xiàn)在，經(jīng)過研制與實驗比較，采用能量密度更高的鋰離子電池取代鉛和鎳氫電池，運用于汽車領(lǐng)域正成為一項核心技術(shù)，它具有重量輕、儲能大、功率大、無污染、也無二次污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛，是電動自行車、電動摩托車、電動小轎車、電動大貨車等較為理想的車用蓄電池。缺點是價格較貴、安全性較差。不過現(xiàn)在已有技術(shù)開發(fā)錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰等新型材料，大大提高了鋰離子電池的安全性，而且降低了成本。

　　鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化動態(tài)

　　隨著成本的急劇降低和性能的大幅度提高，已有許多汽車生產(chǎn)廠家開始投入使用鋰離子電池。如富士重工與NEC合作開發(fā)廉價的單體（Cell）錳系鋰離子電池（即錳酸鋰電池），具有高安全性、低制造成本特點，在車載環(huán)境下的壽命高達12年、10萬公里，與純電動汽車的整車壽命相當(dāng)。東芝開發(fā)的可急速充電鋰離子蓄電池組，除了小型、大容量的特點之外，采用了能使納米級微粒均一化固定技術(shù)，可使鋰離子均勻地吸附在蓄電池負極上，能在一分鐘之內(nèi)充電至其容量的80%，再經(jīng)6分鐘便可充滿電。美國的主要電池廠Johnson Controls針對電動車需求特性的鋰離子電池于2005年9月在威斯康星州Milwaukee設(shè)立研發(fā)地點，2006年1月另出資50%與法國電池廠Saft共同成立Johnson Controls－Saft Advanced Power Solution （JCS）。JCS 于2006年8月承接了美國能源部(DOE)所主導(dǎo)2年USABC(United States Advanced Battery Consortium)純電動車鋰離子電池研發(fā)計劃合約，另外亦與車廠簽約提供高功率鋰離子電池。目前世界上動力電池主要有以下幾類：1、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池已有100多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機汽車的起動動力源。它也是成熟的電動汽車蓄電池，目前約有8%～90%的采用率。它可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但它有兩大缺點；一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；另一個是使用壽命短，使用成本過高。鎳鎘電池目前，鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池其比能量可達55W?h／kg，比功率超過190W／kg，可快速充電，循環(huán)使用壽命較長，是鉛酸蓄電池的兩倍多，可達到2000多次，但價格為鉛酸蓄電池的4－5倍。它的初期購置成本雖高，但由于其在能色量和使用壽命方面的優(yōu)勢，因此其長期的實際使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作，以免重金屬鎘成環(huán)境污染。

　　2、鎳氫蓄電池鎳氫蓄電池和鎳鎘蓄電池一樣，也屬于堿性電池，其特性和鎳鎘蓄電池相似，不過鎳氫蓄電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問題。目前生產(chǎn)電動汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie公司，它現(xiàn)有80A?h和130A?h兩種單元電池，并由此構(gòu)成30kw?h和50kw?h兩種規(guī)格的電池。其比能量達75－80W?h/kg，比功率達160－230W／kg，循環(huán)使用壽命超過600次。這種蓄電池曾裝在幾種電動汽車上試用，其中一類車一次充電可行駛345km，有一輛車一年中行駛了8萬多公里。由于價格較高，目前尚未大批量生產(chǎn)。估計隨著鎳氫蓄電池技術(shù)的發(fā)展，其比能量可超過80w?h／kg，循環(huán)使用壽命可超過2000次，遠景價格可降至150美元/Kw?h。通用汽車公司已把它作為今后幾年電動汽車優(yōu)先考慮蓄電池。

　　3、鈉硫蓄電池鈉硫蓄電池也是近期普遍看好的電動汽車菩電池，美國福特汽車公司的Mnivan電動汽車就是使用鈉硫蓄電池的。它已被美國先進電池聯(lián)合體(USMABC)列為中期發(fā)展的電動汽車蓄電池，德國ABB公司生產(chǎn)的B240K型鈉硫蓄電池，其質(zhì)量為17.5kg，蓄電量19.2Kw?h；比能量達109W?h／kg，循環(huán)使用壽命1200次，裝車試驗時好的一輛車無故障地行駛了2300km。鈉硫蓄電池主要存在高溫腐蝕嚴(yán)重，電池壽命較短。性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問題。

　　4、鋰電池鋰電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為570W?h／kg，它目前達到的性能指標(biāo)是：比能量為100w?h／k8，比功率200w/kg，循環(huán)使用壽命為1200次，充電時間2－4小時。

　　5、鋅空氣電池鋅空氣電池的潛在比能量在200w?h/kg左右。美國DEMI公司為電動汽車開發(fā)的鋅空氣電池的比能量已達160W?h／kg左右，但它目前尚存在壽命短、比功率小、不能輸出大電流及難以充電等缺點。美國的CRX電動汽車裝的就是鋅空氣電池，該車為彌補它的不足，還裝有鎳鎘蓄電池以幫助汽車起運和加速CRX車的鋅空氣電池組質(zhì)量為340kg，充足電后可存儲45kw?h的能量，同時裝備CRX的重達159kg的鎳錫蓄電池充足電后有4kw?h能量。充電12分鐘可使CRX電動汽車行駛65km，充電一小時則可行駛160km。

　　6、飛輪電池飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。眾所周知。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲存電能，就很像標(biāo)準(zhǔn)電池。飛輪電池中有一個電機，充電時該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池”充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池公出電的時，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，飛輪電他的飛輪是在真空環(huán)境下運轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速極高(高達200000r/min)，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達150W?h／kg，比功率達5000-10000W／kg，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。美國飛輪系統(tǒng)公司已用新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動轎車，一次充電可行駛600km，由到96km／h加速度時間為6．5秒。

　　7、燃料電池燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它不經(jīng)歷熱機過程，不受熱力循環(huán)限制，故能量轉(zhuǎn)換效率高，燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率在理論上可達100％，實際效率已達60％~80％，是普通內(nèi)燃機熱效率的2——3倍?，F(xiàn)在應(yīng)用于電動汽車中的燃料電池是一種被稱為質(zhì)于交換膜燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣成龍為氧化劑。在1993年加拿大溫哥華科技展覽會上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一輛以PEMFC電池為動力的電動公共汽車。載客20人，可行駛160km/h，高速度72.2km／h。德國奔馳汽車公司也研制了以PEMFC電池為動力的電動汽車。站在下一世紀(jì)主導(dǎo)工業(yè)的角度，汽車工業(yè)圍繞著帶領(lǐng)能源如關(guān)不利污染二個方面，從車身輕量化、鋁合金發(fā)動機、鋼混合燃料發(fā)動機、可充電電池電動汽車等角度看來，各大汽車展開了激烈的競爭，本文著重介紹國外電動汽車電池的近況。

　　目前普遍認(rèn)為，作為實用開發(fā)的重點和目標(biāo)可分為近期、中期和遠期。近期以改進型鉛酸和Cd-Ni電池為主，中期以MH-Ni電池和Na-S電池為主，遠期以Li離子電池和燃料電池為主。目前，越來越多的研究人員選用鋰離子電池作為電動汽車的動力電池，因為鋰離子動力電池有以下優(yōu)點：工作電壓高（是鎳鎘電池氫-鎳電池的3倍）；比能量大（可達165WH/㎏，是氫鎳電池的3倍）；體積??；質(zhì)量輕；循環(huán)壽命長；自放電率低；無記憶效應(yīng)；無污染等。如果采用鋰離子電池，電動汽車成本難以降低。磷酸鐵鋰電池也是一種鋰電池，其比能量不到鈷酸鋰電池的一半，但是其安全性高，循環(huán)次數(shù)能達到2000次，放電穩(wěn)定，價格便宜，成為車用動力新的選擇。

　　日前，據(jù)有關(guān)資料顯示，全球汽車鋰電池的生產(chǎn)企業(yè)主要有二十多家，而日本則走在全球前列，有美國的A123、江森自控(JohnsonControls)；中國的比亞迪、韓國的LG化學(xué)，而僅僅日本就有東芝、日立制作所、日本電氣(NEC)、GSYuasa、豐田汽車和松下電器產(chǎn)業(yè)的合并公司PanasonicEVEnergy等十來家相關(guān)企業(yè)。 中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心數(shù)據(jù)顯示，據(jù)目前在混合電動汽車上所使用的鎳氫電池幾乎大部分是由日本企業(yè)制造的，日本的豐田公司與本田公司主導(dǎo)著與混合電力汽車相關(guān)的技術(shù)，兩家公司在世界市場上的占有率超過85%。由于開發(fā)汽車上所使用的移動電池需要很長的時間，因此汽車生產(chǎn)企業(yè)與電池企業(yè)之間的合作是為重要的。在韓國國內(nèi)，現(xiàn)代汽車與LG化學(xué)公司已經(jīng)共同開發(fā)合作超過5年。今年7月現(xiàn)代汽車即將推出伊蘭特LPG混合電動汽車。另外，LG化學(xué)公司已經(jīng)成為了美國通用在內(nèi)置型混合動力汽車所使用的電池的開發(fā)合作伙伴，兩家公司正在著手進行共同開發(fā)。 由此，韓國與日本公司在技術(shù)方面的競爭呈現(xiàn)白熱化。日本從1992年到2001年十年當(dāng)中，在貯存電力用的鋰電池以及小型電器汽車上使用的鋰電池開發(fā)方面已經(jīng)投入了166億日元。而從2002年到2006年，在燃料電池汽車所使用的鋰電池開發(fā)方面也投入了53億日元。今年，日本的汽車企業(yè)、電池企業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)一起發(fā)布了開發(fā)第二代汽車用移動電池的開發(fā)計劃。從去年開始到2011年，將在第二代汽車用電池系統(tǒng)的開發(fā)方面投入110億日元，研究開發(fā)的目標(biāo)是開發(fā)出性能提升50%、價格僅為七分之一的全新電池。 以現(xiàn)代汽車公司與LG化學(xué)公司為主力的韓國企業(yè)從2004年開始的5年以來，作為第二代電池成長動力產(chǎn)業(yè)的一環(huán)，在混合電動汽車用高輸出動力的鋰電池開發(fā)方面已經(jīng)投入了160億韓元的預(yù)算。另外，去年韓國知識經(jīng)濟部決定在5年內(nèi)，對內(nèi)置型混合電力汽車用的移動電池與相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)方面援助400億韓元，并在2013年開始大規(guī)模生產(chǎn)。同時，本屆政府將親環(huán)境型汽車產(chǎn)業(yè)選定為新支柱產(chǎn)業(yè)。政府的目標(biāo)是在今后在綠色汽車生產(chǎn)領(lǐng)域成為世界4大強國之一。 據(jù)德意志銀行調(diào)研顯示，整車企業(yè)愿意與以下10家企業(yè)合作開發(fā)汽車鋰電池：1)JohnsonControls-Saft　　(美國江森自控和和法國Saft的合資公司)；2)A123系統(tǒng)公司(由麻省理工學(xué)院、通用電氣等投資成立，該公司與大陸集團有合作)；3)LG化學(xué)(該公司在美國有子公司CompactPower)；4)EnerDel(Ener1和德爾福的合資公司)；5)AESC(日產(chǎn)和NEC的合資公司)；6)PEVE(豐田和松下的合資公司)；7)GS湯淺；8)日立；9)三洋電機；10)三星。 而權(quán)威的替代能源網(wǎng)站GreenCarCongress的編輯MichaelMillikin預(yù)測，將來車用鋰電池制造商的”三大”是：1)PEVE，2)AESC，3)LG化學(xué)。這些供應(yīng)商大部分都與至少兩個整車企業(yè)簽了合同，而全球主要的幾大整車企業(yè)也一般選擇了至少兩家鋰電池供應(yīng)商。

　　動力電池研發(fā)產(chǎn)品的主要性能居國際先進水平，電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，但需要解決一些薄弱環(huán)節(jié)。我國動力電池關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料和產(chǎn)品研發(fā)取得重大進展，與日本、美國、德國等國際先進水平比較，總體水平相當(dāng)，比亞迪、力神、雷天等企業(yè)開發(fā)出的鎳氫和鋰離子兩種類型、多個系列的車用動力電池，能量密度、功率密度(能量密度、功率密度是指單位重量的能量和功率，前者決定了電動汽車的續(xù)航里程和重量，后者決定了汽車的動力性)等主要性能指標(biāo)居國際先進水平（見表1）。電催化劑、復(fù)合膜、雙極板等關(guān)鍵材料也取得重要進展。

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