新能源汽車(chē)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　面對(duì)全球日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)和環(huán)保壓力，近年來(lái)，世界主要汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)都把新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為提高汽車(chē)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于起步階段，當(dāng)前面臨的發(fā)展現(xiàn)狀主要是資金、人才均有較大缺口；市場(chǎng)宣傳力度還不夠；新能源汽車(chē)的技術(shù)還未取得全面突破；政策的扶持力度上也不夠細(xì)化。面對(duì)這些問(wèn)題還

2、需要政府企業(yè)提出相關(guān)的發(fā)展對(duì)策，進(jìn)一步完善新能源汽車(chē)技術(shù)消費(fèi)市場(chǎng)環(huán)境。我國(guó)作為能源消耗大國(guó)，發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代必然的選擇。同時(shí)，新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將是汽車(chē)行業(yè)的新向?qū)А?lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)； 鋰電池技術(shù)；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　本科生畢業(yè)

3、論文</b></p><p>　　題 目：汽車(chē)新能源之鋰電池技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　專(zhuān)業(yè)代碼： 汽車(chē)服務(wù)工程 </p><p>　　作者姓名： 張志明 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 2009401143 </p>

4、<p>　　單 位： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 屈鵬 </p><p>　　2013年 5月 20日</p><p>　　汽車(chē)新能源之鋰電池技術(shù)應(yīng)用</p><p><b>　　前言</b></p>

5、<p>　　目前，各國(guó)能源消費(fèi)依然嚴(yán)重依賴石油，而石油儲(chǔ)量有限的事實(shí)向全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。自2006年起，中國(guó)取代日本成為僅次于美國(guó)的世界第二大新車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)。中國(guó)能源問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題，并成為中國(guó)能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。汽車(chē)能源消耗不僅是造成全球石油短缺的主要原因，也是環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的重要原因。目前有80％以上的一氧化碳、40％以上的氮氧化物以及20％～30％的城市顆粒污染物，均來(lái)自于機(jī)動(dòng)

6、車(chē)尾氣的排放。環(huán)境污染的問(wèn)題越來(lái)越引起我國(guó)的重視，實(shí)現(xiàn)交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、發(fā)展新能源汽車(chē)將是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要方向[1]。</p><p>　　歐、美、日各國(guó)把發(fā)展新能源汽車(chē)作為解決目前能源短缺的重要途徑，但在不同時(shí)期的新能源汽車(chē)技術(shù)路徑是不同的?？偟膩?lái)看，新能源汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)可歸納為：能源逐漸由化石燃料向可再生、低排放甚至零排放的能源形式過(guò)渡是基本趨勢(shì)，電能、生物燃料和氫能將是汽車(chē)能源的最終解決方案。但在電

7、能、生物燃料和氫能最終替代化石燃料前，汽車(chē)能源呈現(xiàn)多元化局面。新能源汽車(chē)技術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的的局面，先進(jìn)汽油車(chē)、先進(jìn)柴油車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、天燃?xì)馄?chē)、醇類(lèi)燃料汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)都將占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。</p><p>　　但是由于目前汽車(chē)新能源汽車(chē)技術(shù)繁多，每個(gè)國(guó)家在新能源汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展方向有所不同。本課題以此為出發(fā)點(diǎn)，著重分析目前市場(chǎng)上的新能源汽車(chē)之中的鋰電池技術(shù)的應(yīng)用。然而,電動(dòng)汽車(chē)由于目前在電

8、池技術(shù)上存在著續(xù)航能力不足，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。通過(guò)分析本課題最終提出解決這一問(wèn)題的主要方案就是加快充電站的建設(shè)，并且充電站建設(shè)將是以更換電池為主，整車(chē)充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式。</p><p><b>　　鋰電池簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　鋰電池的產(chǎn)生</b></p><p>　　自從1958年美國(guó)加州大學(xué)的一位

9、研究生提出了鋰,鈉等活潑金屬做電池負(fù)極的設(shè)想后,人類(lèi)開(kāi)始了對(duì)鋰電池的研究.而從1971年日本松下公司的福田雅太郎發(fā)明鋰氟化碳電池并使鋰電池實(shí)現(xiàn)應(yīng)用化、商品化開(kāi)始,鋰電池便以其比能量高,電池電壓高,工作溫度范圍寬,儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中,如移動(dòng)電話,便攜式計(jì)算機(jī),攝像機(jī),照相機(jī)等。近年來(lái)更是在新能源汽車(chē)中得到進(jìn)一步的應(yīng)用。</p><p><b>　　電池的簡(jiǎn)鋰單介紹</b

10、></p><p>　　鋰電池是一類(lèi)以金屬鋰或含鋰物質(zhì)作負(fù)極的化學(xué)電源的總稱(chēng).由于鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)值較大(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位為-3.05V)而且理論比容量[2]高達(dá)3.88Ah/g.因此,與常規(guī)電池相比,具有電壓高(3V左右),比能量大（200-450Wh/kg)，可反復(fù)充放電（5000次以上），無(wú)記憶效應(yīng)，無(wú)污染，工作環(huán)境寬等特點(diǎn).已實(shí)用化的鋰電池有Li-MnO2，Li—I2,Li-CuO,Li-SOC

11、l2,Li-(CFx)n,Li-SO2,Li-Ag2CrO4等.而當(dāng)這里的鋰電極用碳代替時(shí),便成了最新式的鋰離子蓄電池.鋰離子電池的研究始于20世紀(jì)80年代.1990年日本Nagoura等人研制成以石油焦為負(fù)極,以LiCoO2為正極的鋰離子電 池:LiC6|LiClO4-PC+EC|LiCoO2. 同年.Moli和sony兩大電池公司宣稱(chēng)將推出以碳為負(fù)極的鋰離子電池.1991年,日本索尼能源技術(shù)公司與電池部聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種以聚糖醇熱解碳(

12、PFA)為負(fù)極的鋰離子電池.1993年,美國(guó)Bellcore(貝爾電訊公司)首先報(bào)道了采用PVDF工藝制造成聚合物鋰離子電池(PLIB)。發(fā)展到今天性能有了極大地提高，被廣泛</p><p>　　鋰離子電池的工作原理 </p><p>　　所謂鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃度差電池，正負(fù)兩極由兩種鋰離子嵌入化合物組成。充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧

13、鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡，放電時(shí)則相反，鋰離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極（這種循環(huán)被形象的稱(chēng)為搖椅式機(jī)制）。在正常的充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物層間嵌入嵌出，因?yàn)檫^(guò)渡金屬氧化物L(fēng)iCoO2、LiNiO2中低自旋配合物多，晶格體積小，在鋰離子嵌入脫嵌時(shí)，晶格膨脹收縮性小，結(jié)晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此循環(huán)性能好，而且充放電過(guò)程中，負(fù)極材料化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變，因此從充放電反應(yīng)的可逆性看鋰

14、離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆過(guò)程。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來(lái)完成電池充放電工作的，獨(dú)特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱(chēng)為“搖椅式電池”，俗稱(chēng)“鋰電”?！虍?dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時(shí)反之。這就需要一個(gè)電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對(duì)鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4?！蜃鳛樨?fù)極的材料則選擇電位盡可能接</p><

15、;p><b>　　鋰離子電池的應(yīng)用</b></p><p>　　鋰離子電池的一個(gè)應(yīng)用方向是電動(dòng)汽車(chē).進(jìn)入20世紀(jì)80年代,由于工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)產(chǎn)量巨增,大氣污染成分的63%來(lái)自燃油汽車(chē),為了根治汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境造成的污染,電動(dòng)汽車(chē)及電動(dòng)汽用電池的開(kāi)發(fā)研究已經(jīng)國(guó)內(nèi)外汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的新熱點(diǎn),而目前電動(dòng)汽車(chē)商品化的難題主要是電池性能滿足不了要求,而且價(jià)格高,體積大,質(zhì)量大,而鋰離子電池由于具有比

16、能量高,自放電小,循環(huán)壽命長(zhǎng),無(wú)記憶效應(yīng)和對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),成功晉級(jí)為“實(shí)現(xiàn)中期目標(biāo)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池”之一。目前,在鋰離子動(dòng)力電池研究方面領(lǐng)先的廠商有日本Song、德國(guó)Va r t a和法國(guó)Saft。而未來(lái)，具更高能量的聚合物鋰離子電池（PLIB）將成為遠(yuǎn)期目標(biāo)的電動(dòng)車(chē)用鋰離子電池。</p><p>　　制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的鋰電池四大技術(shù)難題</p><p>　　目前由于電動(dòng)汽車(chē)的制造成

17、本太高，國(guó)家正在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行高額補(bǔ)貼。電動(dòng)汽車(chē)的成本之所以很高，最主要的原因在于鋰電池的成本過(guò)高，其成本超過(guò)了整車(chē)的三分之一。然而，鋰電池成本高的原因還與其涉及的化工材料密切相關(guān)。</p><p><b>　　一、正極材料</b></p><p>　　鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料及磷酸鐵鋰等。其中，磷酸鐵鋰由于具有另外幾種材料所不具備的循環(huán)壽

18、命、安全和材料成本方面的潛在優(yōu)勢(shì)，而被業(yè)界看作理想的正極材料。目前存在的問(wèn)題，一是主要原料電子級(jí)碳酸鋰（碳酸鋰含量在99.5%以上）大部分來(lái)自進(jìn)口，二是磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)也來(lái)自國(guó)外。</p><p>　　據(jù)了解，電子極碳酸鋰可由鋰礦石或鹽湖中提取出碳酸鋰再提純而來(lái)。我國(guó)鋰資源居世界第二，但由于技術(shù)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)礦石提取碳酸鋰再提純?yōu)殡娮訕O碳酸鋰的產(chǎn)量很低。鹽湖提取電子級(jí)碳酸鋰目前還沒(méi)有產(chǎn)品問(wèn)世。所以只能從國(guó)外大量進(jìn)口電

19、子級(jí)碳酸鋰。因?yàn)檫M(jìn)口量大，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)基本沒(méi)有定價(jià)權(quán)，完全由國(guó)外廠商說(shuō)了算。</p><p>　　在技術(shù)上，我國(guó)磷酸鐵鋰發(fā)展本來(lái)與國(guó)際基本同步，但國(guó)內(nèi)尚未誕生真正的領(lǐng)軍企業(yè)，行業(yè)缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。目前，國(guó)際上在磷酸鐵鋰電池行業(yè)處于領(lǐng)先地位的企業(yè)主要有3家，分別是美國(guó)的高博（A123）公司和威能（Valence）公司以及加拿大的佛斯泰克（Phostech）公司。磷酸鐵鋰技術(shù)在國(guó)外被看作戰(zhàn)略性技術(shù)，美國(guó)、加拿大等政府

20、為此不惜以國(guó)家的力量參與技術(shù)壁壘的建立。</p><p>　　在磷酸鐵鋰材料領(lǐng)域，有兩大核心技術(shù)專(zhuān)利，其中一個(gè)是包敷碳技術(shù)，另一個(gè)是碳熱還原技術(shù)。前者由加拿大佛斯泰克公司擁有獨(dú)家使用權(quán)，并且已經(jīng)在我國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利。后者的專(zhuān)利權(quán)由美國(guó)高博公司所有，目前尚未在我國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利，但是該公司現(xiàn)已在蘇州成立了2家公司，分別負(fù)責(zé)磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)和電池制造。磷酸鐵鋰電池方面的核心專(zhuān)利被幾家外國(guó)公司掌握，外國(guó)公司專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓至中國(guó)企業(yè)將會(huì)

21、面臨高昂的專(zhuān)利許可費(fèi)，對(duì)該產(chǎn)業(yè)構(gòu)成巨大的潛在威脅。</p><p>　　要想擺脫在產(chǎn)業(yè)鏈中低端、被動(dòng)的地位，就要從三方面努力：一是通過(guò)技術(shù)研發(fā)從而加快國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰專(zhuān)利申請(qǐng)。二是圍繞國(guó)外企業(yè)的核心專(zhuān)利在外圍進(jìn)行布局。三是加強(qiáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組合控制方面的研究。二、電解液</p><p>　　電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一

22、般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。</p><p>　　鋰電池主要使用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險(xiǎn)，日本和美國(guó)已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，適用性強(qiáng)，特別是用六氟磷酸鋰制成的電池，除上述優(yōu)點(diǎn)外，將來(lái)廢棄電池的處理工作相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好，因此該類(lèi)電解質(zhì)的市場(chǎng)前景十分廣泛。<

23、;/p><p>　　目前電解液配套基本已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但軟肋是占電解液成本約一半的電解質(zhì)六氟磷酸鋰，國(guó)內(nèi)基本沒(méi)有企業(yè)能夠生產(chǎn)。</p><p>　　目前六氟磷酸鋰市場(chǎng)被幾家日本企業(yè)如關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、蘇特瑞克秘法（SUTERAKEMIFA）、森田化學(xué)等壟斷。全球六氟磷酸鋰產(chǎn)能在4000噸/年左右。日本這3家廠商其產(chǎn)能在3430噸/年，占全球產(chǎn)能的85%左右。我國(guó)天津金牛電源材料有限責(zé)任公司目前的產(chǎn)

24、能只有250噸/年，并且不對(duì)外出售。國(guó)內(nèi)電解液生產(chǎn)廠家所用的六氟磷酸鋰主要從日本和德國(guó)進(jìn)口。</p><p>　　出現(xiàn)這一狀況的的主要原因是六氟磷酸鋰的技術(shù)門(mén)檻相當(dāng)高。六氟磷酸鋰要求純度高、水分低，但由于產(chǎn)品本身極易吸潮分解，因此生產(chǎn)難度極大，對(duì)原料及設(shè)備要求苛刻，屬于典型的高科技、高危生產(chǎn)環(huán)境、高難生產(chǎn)的‘三高’技術(shù)產(chǎn)品。六氟磷酸鋰的三大主要原料是五氯化磷、無(wú)水氫氟酸和氟化鋰，其中又以后兩者的生產(chǎn)難度最大，需要

25、國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上取得突破。　</p><p><b>　　三、隔膜</b></p><p>　　隔膜在鋰電池中起著防止正、負(fù)極短路的作用，并在鋰電池充放電過(guò)程中提供鋰離子運(yùn)輸通道。簡(jiǎn)而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的20%～30%。而目前我國(guó)80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)

26、口。</p><p>　　隔膜技術(shù)含量高的原因在于它的造孔工藝難度大。目前國(guó)際上隔膜的主流產(chǎn)品是經(jīng)橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯（PP）納米微孔膜、單層聚乙烯（PE）納米微孔膜、PP/PE/PP三層復(fù)合納米微孔膜等類(lèi)型。以雙向精密拉伸法來(lái)生產(chǎn)PE、PP隔膜，是一個(gè)多步驟、復(fù)雜而精密的加工過(guò)程，包括吹塑、流延制膜、連續(xù)精密拉伸等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。國(guó)產(chǎn)隔膜在厚度的均勻度和孔的均勻度上與國(guó)外存在很大差距。目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

27、基本被幾家實(shí)力強(qiáng)大的國(guó)外廠商掌控，如美國(guó)的卡爾格德（Celgard）、恩特凱（Entek），日本的旭化成、東燃等。</p><p>　　國(guó)內(nèi)許多企業(yè)都在嘗試突破國(guó)外技術(shù)壁壘，開(kāi)發(fā)鋰電池隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專(zhuān)利基本被美國(guó)和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國(guó)在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；二是國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時(shí)往往

28、能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的一致性較差；三是我國(guó)在新工藝、新方法的研究方面與國(guó)際同步，但新的工藝往往對(duì)設(shè)備和工藝過(guò)程控制要求較高，我國(guó)的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　盡管難度大，但是國(guó)產(chǎn)隔膜已經(jīng)開(kāi)始起步。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些企業(yè)在國(guó)產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已

29、生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場(chǎng)，還需要膜技術(shù)的進(jìn)一步成熟。</p><p>　　隨著新能源汽車(chē)的逐漸推廣，到2012年，預(yù)計(jì)新能源汽車(chē)將令鋰電池隔膜的需求量翻10倍。解決了隔膜的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，不僅對(duì)鋰電池行業(yè)，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展都將具有革命性的意義。</p><p><b>　　四、負(fù)極</b></p><p&g

30、t;　　負(fù)極材料技術(shù)含量比較低，一般用石墨做負(fù)極，是國(guó)內(nèi)鋰離子電池四大關(guān)鍵組件中唯一實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料。</p><p>　　國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)含量低的領(lǐng)域，做得頗有成就。深圳貝特瑞新能源材料有限責(zé)任公司、上海杉杉科技有限公司等已經(jīng)躋身世界級(jí)公司。其中，深圳貝特瑞市場(chǎng)占有率已居全球第二?？蛻舭ㄋ上隆⑷?、日立、比亞迪等130多家廠商。</p><p>　　但是，石墨負(fù)極材料雖成功商品化，可由于

31、碳作為負(fù)極總是存在一些難以克服的弱點(diǎn)，未來(lái)肯定要被非碳材料取代。因?yàn)槭陔娊庖褐袝?huì)形成鈍化膜，該膜雖可傳遞鋰離子，但會(huì)引起能量的損耗。而且當(dāng)電池過(guò)充電時(shí)，石墨負(fù)極表面會(huì)析出金屬鋰從而引起電池短路。隨著溫度的升高，嵌鋰狀態(tài)下的石墨負(fù)極將首先與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)，有可能會(huì)生成易燃?xì)怏w，發(fā)生燃燒。所以石墨不是最理想的負(fù)極材料，尋找性能更為良好的非碳負(fù)極材料是鋰離子電池研究的重要課題。</p><p>　　盡管當(dāng)前人們

32、正在廣泛研究了各種非碳負(fù)極材料，特別是近年來(lái)納米結(jié)構(gòu)的非碳負(fù)極材料（如錫的復(fù)合氧化物、鈦氧化合物及鈦酸鹽類(lèi)化合物等）受到越來(lái)越多的鋰電工作者的關(guān)注，但是這些材料還有許多問(wèn)題沒(méi)有解決，仍然無(wú)法大量應(yīng)用，還需要生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)。</p><p>　　4 電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的解決方式</p><p>　　目前解決電動(dòng)汽車(chē)電池續(xù)航時(shí)間短的方法是加快充電站以及換電站的建設(shè),只有將這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善才

33、能彌補(bǔ)目前電池技術(shù)的不足。</p><p>　　在我國(guó)，電動(dòng)汽車(chē)充電站的業(yè)務(wù)才剛剛起步，運(yùn)營(yíng)模式還沒(méi)形成，各個(gè)相關(guān)的利益群體對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的傾向也不盡相同。根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動(dòng)汽車(chē)充電站的運(yùn)營(yíng)模式基本上可以分為“整車(chē)充電”與“電池更換”兩種模式。</p><p>　　4.1 整車(chē)充電模式 </p><p>　　整車(chē)充電模式是很多國(guó)家研究試驗(yàn)的重點(diǎn)，這種模式把電

34、池與車(chē)輛作為一個(gè)整體來(lái)考慮，其規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵是能夠研制生產(chǎn)出“容量大、成本低、充電快、壽命長(zhǎng)”的電池產(chǎn)品，在便捷性上滿足用戶的需求，具體又包括常規(guī)充電和快速充電兩種類(lèi)型。 </p><p>　　4.1.1 常規(guī)充電 </p><p><b>　　1、每天都充電</b></p><p>　　即使您的電動(dòng)車(chē)鋰電池充一次電可以使用2到3天，還是建

35、議您每天都充電。因?yàn)槭褂煤蟮匿囯姵靥幱跍\循環(huán)狀態(tài)，每天都充電會(huì)使電動(dòng)車(chē)鋰電池的壽命延長(zhǎng)。　2、及時(shí)充電</p><p>　　因?yàn)殇囯姵卦诜烹娨院?，?huì)進(jìn)入硫化過(guò)程，如果及時(shí)充電，就可以清除不嚴(yán)重的硫化。所以，鋰電池在使用完了以后要盡早的充電，盡可能使電池電量處于飽滿狀態(tài)。</p><p><b>　　3、定期深放電</b></p><p>　　電

36、池定期進(jìn)行一次深放電也有利于"活化"電池，可以略微提升電池的容量。一般的方法是，定期對(duì)電池進(jìn)行一次完全放電。</p><p>　　完全放電的方法是在平坦路面正常負(fù)荷的條件下騎車(chē)到第一次欠壓保護(hù)。</p><p>　　電池在第一次欠壓保護(hù)以后，電池經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，等電壓又恢復(fù)到非欠壓狀態(tài)，這時(shí)對(duì)電池進(jìn)行完全充電，會(huì)對(duì)電池容量有所提升。</p><p&

37、gt;　　需要注意的是，在鋰電池第一次欠壓保護(hù)的時(shí)候，切記不要使用電池，這時(shí)候?qū)︿囯姵氐膫κ呛艽蟮摹?lt;/p><p>　　4、盡量使用原裝的充電器</p><p>　　一般，各個(gè)制造商的充電器一般都有個(gè)性化需求，在沒(méi)有把握的時(shí)候不要隨意更換充電器。另外，不要去掉控制器的限速，去掉控制器的限速后，雖然可以提高一些車(chē)的速度，但會(huì)降低電池的使用壽命。</p><p>　

38、　這種充電方式通常適用于：設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程盡可能大，需滿足車(chē)輛一天運(yùn)營(yíng)需要，僅僅利用晚問(wèn)停運(yùn)時(shí)間充電。現(xiàn)階段技術(shù)條件下，電池的續(xù)駛里程大約為200km，像私家車(chē)、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車(chē)、企業(yè)商務(wù)車(chē)等車(chē)輛日均行駛里程都在電池的續(xù)駛里程范圍之內(nèi)，均可采用常規(guī)充電的方式，而且這種充電方式能更好的延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命。</p><p>　　4.1.2 快速充電 </p><p>　　快速充電又稱(chēng)應(yīng)急充電

39、，是以較大電流短時(shí)間在電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)的20min至2h內(nèi)(具體的充電時(shí)間由電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的接收能力而定)，為其提供短時(shí)充電服務(wù)，一般充電電流為150~400A。充電時(shí)問(wèn)短；充電電池壽命長(zhǎng)(可充電2000次以上)；沒(méi)有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充70％~80％的電；由于充電在短時(shí)問(wèn)內(nèi)(約為10～15min)就能使電池儲(chǔ)電量達(dá)到80％~90％，與加油時(shí)間相仿，使電動(dòng)汽車(chē)使用起來(lái)非常方便。這種充電方式適用情況為：電動(dòng)汽車(chē)的日

40、平均里程大于電池的續(xù)駛里程即200km，即在車(chē)輛運(yùn)行的間隙進(jìn)行快速補(bǔ)充電，來(lái)滿足運(yùn)營(yíng)需要；比如公交車(chē)、出租車(chē)等車(chē)輛它們的日平均行駛里程在300km左右，則還有100km左右的電量需要在峰、平時(shí)段通過(guò)快速充電的方式進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來(lái)進(jìn)行能量的補(bǔ)給。 </p><p>　　4.2 更換電池模式 </p><p>　　更換電池模式也稱(chēng)租賃電池模式，是一種把車(chē)輛與電池分開(kāi)考

41、慮的思路。用戶只購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)，由專(zhuān)門(mén)的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購(gòu)買(mǎi)、租賃、充電、快速更換及管理?？梢宰層脩粝瘛捌?chē)加油”一樣方便地得到能源供給。它的運(yùn)營(yíng)模式是通過(guò)各個(gè)電池更換站集中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動(dòng)汽車(chē)用戶需要補(bǔ)充能源時(shí)，可以非常方便地到任意一個(gè)更換站更換充好的電池。電池更換站的運(yùn)用模式可以分為以下幾點(diǎn)。</p><p>　　4.2.1 電池租賃</p><p>　　能源供給企業(yè)購(gòu)買(mǎi)電池后

42、通過(guò)向中間運(yùn)營(yíng)商(建站企業(yè))支付一定的建站費(fèi)用來(lái)進(jìn)行更換站的建設(shè)。電動(dòng)汽車(chē)用戶在購(gòu)買(mǎi)“裸車(chē)”后，去電池更換站辦理相應(yīng)的“租賃手續(xù)”及交一定的租金就能使電動(dòng)汽車(chē)投入使用。租賃的手續(xù)及租金由相關(guān)部門(mén)協(xié)商而定，對(duì)于租金可以肯定的是，因?yàn)閾Q給消費(fèi)者的是一塊充滿電的電池，加上一些其它成本，租賃電池的價(jià)格肯定要比消費(fèi)者自己在家充電貴，但是絕對(duì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的費(fèi)用。用戶在電池的使用過(guò)程中不僅要交租金，每次更換電池時(shí)根據(jù)電池電量的消耗情況用戶還要向電池更

43、換站交納相應(yīng)的所用電費(fèi)。 </p><p>　　4.2.2 電池的快速更換 </p><p>　　為了使得更換更加快捷，需要更換電池的車(chē)輛進(jìn)站之前應(yīng)向站臺(tái)提出電池更換請(qǐng)求，以便站臺(tái)調(diào)度安排停車(chē)位置、通知電池更換庫(kù)準(zhǔn)備整車(chē)更換電池并運(yùn)至更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)站后，根據(jù)調(diào)度指令將車(chē)開(kāi)到更換電池區(qū)準(zhǔn)確位置，準(zhǔn)備更換電池。</p><p>　　4.2.3 電池

44、的維護(hù) </p><p>　　當(dāng)電池在使用過(guò)程中，個(gè)體電池的容量會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。這樣在電池串聯(lián)充電時(shí)，只要有一只電池的充電電壓達(dá)到最高限制電壓，就要立即停止充電，而此時(shí)電壓較低的個(gè)體電池還處于欠充狀態(tài)；反過(guò)來(lái)在電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)程中，只要有一只電池的電壓下降到最低限制電壓，就要斷開(kāi)動(dòng)力電池停止放電，而此時(shí)電壓較高的個(gè)體電池容量不能充分利用[。這樣長(zhǎng)期循環(huán)使用下去，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的容量會(huì)越來(lái)越不均衡，一次充滿

45、電的行駛里程會(huì)大大降低。為充分利用鋰離子動(dòng)力電池的儲(chǔ)能效率，降低使用成本，充電站建設(shè)需要設(shè)置電池容量測(cè)試與充放電維護(hù)設(shè)備，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的容量明顯出現(xiàn)下降時(shí)，利用該設(shè)備可以對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行容量測(cè)試，并對(duì)容量落后的電池進(jìn)行多次的充放電操作，使其活性物質(zhì)充分激活，容量得到恢復(fù)。</p><p>　　5 未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電站的發(fā)展方向</p><p>　　電動(dòng)汽車(chē)充電站的運(yùn)營(yíng)究競(jìng)選取哪種模式，應(yīng)

46、圍繞“快速、健康、高效地推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及普及”這一核心目標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)條件進(jìn)行綜合考量。最主要包括以下三個(gè)方面：</p><p>　　5.1 整車(chē)充電中的慢速充電方式可以充分利用</p><p>　　低谷電力充電，電費(fèi)相對(duì)降低，但是充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使車(chē)輛的使用十分不便；快速充電方式下充電時(shí)間短易于車(chē)輛的使用，但是充電費(fèi)用較高，且會(huì)大大縮短電池的使用壽命。換電池模式單純的租賃

47、費(fèi)和電費(fèi)支出可能比整車(chē)充電模式有一定幅度增加，但是由于節(jié)省購(gòu)買(mǎi)電池的費(fèi)用，如果政策和管理到位，理論上車(chē)輛整個(gè)生命時(shí)期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用會(huì)顯著低于整車(chē)充電模式，且換電池模式的靈活性、方便性都相對(duì)較好[11]。</p><p>　　5.2 換電池模式屬于能源新物流模式 </p><p>　　換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)模化采購(gòu)與集約化管理，能夠顯著降低總運(yùn)營(yíng)成

48、本。能源供給企業(yè)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的中間運(yùn)營(yíng)商，有利于政府施加更具針對(duì)性的扶持和優(yōu)惠政策，如電價(jià)政策、購(gòu)買(mǎi)電池補(bǔ)貼政策等，容易建立起清晰的財(cái)務(wù)盈利模式，比單純提供充電服務(wù)可獲得更高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，具有更大的發(fā)展空間。</p><p>　　5.3 整車(chē)充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題突出</p><p>　　換電池模式集中充電便于統(tǒng)一調(diào)度、管理和監(jiān)控，能夠最大程度發(fā)揮削峰填谷作用，提高電

49、力系統(tǒng)負(fù)荷率，最大限度減少諧波污染等對(duì)電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力資源的優(yōu)化利用[12]。</p><p>　　綜上所述，換電池模式具有更突出的優(yōu)勢(shì)和更廣闊的發(fā)展前景?？紤]到差異化需求和特殊情況下電能補(bǔ)給的需要，以更換電池為主、整車(chē)充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式將成為我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電站未來(lái)發(fā)展的主流模式。 </p><p><b>　　結(jié)論</b></p

50、><p>　　在全球汽車(chē)交通能源面臨重大挑戰(zhàn)的21世紀(jì)，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)唯有堅(jiān)持節(jié)能降耗和開(kāi)發(fā)新能源并舉的雙重戰(zhàn)略舉措：一方面發(fā)展節(jié)能汽車(chē)，以解決現(xiàn)階段產(chǎn)</p><p>　　業(yè)發(fā)展、能源安全和節(jié)能環(huán)保問(wèn)題；另一方面大力發(fā)展新能源汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)車(chē)用能源多元化，才能促進(jìn)汽車(chē)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障我國(guó)汽車(chē)工業(yè)逐步走向世界</p><p><b>　　前沿。</b&g