锂离子电池汽车生产现状
摘要：本文对汽车用动力锂离子电池材料进行了介绍，同时介绍了几种常见的锂离子电池及优缺点及应用。

对未来新能源汽车进行了展望
关键词：锂离子；电池；新能源；汽车
锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染等特点，在各个领域的应用也越来越广泛，它的研究和生产都取得了很大的进展。

锂离子电池在电动车上作为动力能源，成为了电动车发展的一个新趋势
1.新能源汽车的锂离子电池应用状况
当前, 新能源汽车的锂离子电池应用状况,体现出发展前景好,技术需完善;比能量不足,充当辅动力;使用范围广,电池种类多等特征,具体表现如下。

1．发展前景好, 技术需完善
与其他新能源相比, 锂离子电池已经过几十年的发展和长期应用,电池性能、质量等方面都具有着一定的优势。

绝大多数的研究人员都希望通过对锂离子电池应用技术的完善, 推动新能源汽车的产生与发展,但是,我国在研发锂离子电池的过程中遇到了一些困难,例如,锂离子电池部分关键原材料(正负极、隔膜、电解液等)还依赖进口, 部分生产工艺和设备还需要从国外引进,这在很大一定程度上,限制了我国锂离子电池的研发与制造水平。

由此可见,锂离子电池虽然具有良好的发展前景, 但是在实际的应用过程中仍需要研究人员加大研发力度, 对锂离子电池的应用技术进行有效的完善。

2．比能量不足, 充当辅动力比能量是对电池释放能量基本概念的一种表述。

一个电池比能量越高,越符合新能源汽车动力的需要。

通过分析锂离子电池的应用, 我们可以发现锂离子电池在比能量方面存在一些不足之处, 导致当前纯电动汽车的续驶里程不尽如人意。

所以,针对锂离子电池的这种不足,退而求其次,开发了混合动力汽车, 通过使用锂离子电池当做辅助动力,减少汽车燃油量。

3．使用范围广, 电池种类多
锂离子电池虽然存在着一定缺点, 但在目前仍有着广阔的使用范围, 大多数国家都将锂离子电池当做了重点的研究对象,并在大范围内投入使用。

而通过对锂离子电池的制作材料展开分析研究, 我们可以发现:目前,在世界范围内应用的
锂离子电池, 从制作材料的角度划分可以分为锰酸锂、钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、三元材料等类型。

其中钴酸锂主要用于笔记本电脑、平板电脑等小容量电池, 其他类型均可作为大容量的动力电池, 广泛应用于新能源汽车[1]。

2.锂离子电池
锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液（有机溶剂溶解的锂盐溶液）。

最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7 V。

相较镍氢电池，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3 倍。

锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染；电池单个性能指标的数值范围跨度大，这是因为锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差异。

锂离子电池可分为锂离子电池和锂聚合物电池2 种。

锂离子电池的阴极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等，阳极材料主要有石墨、钛酸锂等。

3.车用锂离子电池材料。

3.1 理想的车用锂离子电池
正负极材料要求电池材料的物理结构和化学组成决定了它的性能，理想的车用锂离子电池材料应具备以下特征：
(1)具有层状或隧道的晶体结构，以利于锂离子的嵌入和脱出，以保证锂离子电池的循环寿命；
(2)充放电过程中，应有尽可能多的锂离子嵌入和脱出，使电极具有较高的电化学容量；
(3)在锂离子进行嵌脱时，电池有较平稳的充放电电压；
(4)锂离子应有较大的扩散系数，以减少极化造成的能量损耗，保证电池有较好的快充放电性能；
(5)材料应价格便宜，对环境无污染，质量轻，可回收。

3.2 目前车用锂离子电池
3.2.1 磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。

锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。

其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。

磷酸铁锂也是锂离子电池当中的一种。

相对铅酸电池，磷酸铁锂电池充放电效率要高一些。

它的主要优点是安全性能高、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保。

一般的铅酸电池电池使用年限为1到1.5年，而磷酸铁锂电池理论寿命将达到7—8年。

它还可以随充随用，不需要放完电在充电。

最大的优势是它不含有任何重金属，完全无毒。

它的缺点是能量密度较低，材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。

不过它的好处显然大于它的缺点。

它主要应用车型为比亚迪唐、腾势电动车、东风风神E30、江淮和悦iEV4、通用赛欧Springo、长安逸动纯电动、荣威550Plug-in等。

例如：比亚迪秦的纯电动行驶里程为70km，磷酸铁锂电池组容量为13kWh。

比亚迪唐的电池容量肯定会大于13kWh。

比亚迪唐的电池采用的是比亚迪拥有自主知识产权的磷酸铁锂电池。

腾势电动车该车搭载容量为47.5kWh的磷酸铁锂电池，续航里程为300km。

3.2.2 锂电池
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

最早发现锂电池的是伟大发明家爱迪生，主要通过氧化还原反应来充放电。

它的主要优点是能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保的特点。

它的最大使用的寿命在6年以上，它在使用中不产生任何的有害物质，并且不需要消耗水。

在能量和重量上也遥遥领先于其他的电池，成为现在主流的电动车电池。

它的缺点是安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求条件高、成本高、使用条件有限制、高低温使用危险大。

例如采用锂电池的特斯拉也曾因为锂电池而着过火。

目前使用的主要车型是特斯拉ModelS、福特福克斯EV、日产聆风等。

例如：福克斯电动版采用的是平板型锂电池组，这套电池组将能为福克斯电动版带来大约160km的航程。

特斯拉ModelS的电池组包含了近7000个锂电池电芯，组成了16个独立电池模块，内部结构十分复杂
3.2.3 高铁电池
目前国际上研发的铁电池主要有两种：一种是高铁电池；一种是锂铁电池（磷酸铁锂电池）。

高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐，可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池。

由于技术问题，现在国际上高铁电池基本被视为禁区。

它的主要的特点是体积小、重量轻、寿命长、无污染。

放电时输出的电压平稳，能储层大量的电量。

电池完全无污染，不需要回收。

尤其是制作它需要的铁铝材料，非常丰富。

它的主要缺点是高铁电池生产过程中对工艺要求非常高，如果把握不好，电池肯定会出现很多小问题，并且高铁电池的价格也不菲。

它的主要的应用车型：比亚迪e6、比亚迪F3DM。

例如：比亚迪e6采用的高铁电池经过高温、高压、撞击等试验测试，安全性能非常好，短路爆炸机会不高。

在能量补充方面，e6可使用220V民用电源慢充，快充为3C充电，15分钟左右可充满电池80%。

它的总行程能达到300km。

而比亚迪F3DM的纯电动续航里程达100公里，多次的实验表明它搭载的高铁电池容量高，安全性好。

4.展望
目前全球电动车电池技术发展有两大方向：一是从现有的二次电池加以改良，另一则是开发新的燃料电池。

目前车用动力电池多数仍停留在价格相对便宜的铅酸电池等传统产品上，但随着技术突破和生产成本有效控制，锂电池质轻、续航里程长以及高能量密度和输出功率的优势逐渐浮现，长期来看将成为发展主流，整车厂与锂离子电池生产厂商合作共同开发电池系统是必然趋势。

但在锂离子电池系统本身存在的价格、寿命、安全等主要问题解决之前，其在新能源汽车上的大规模应用还需要2～5年[2]。

参考文献
[1] 石宜蕾. 新能源汽车的锂离子电池应用状况探讨[J]．科技资讯，2014. (29)
[2] 毛峡，丁玉宽．汽车用动力锂离子电池发展现状[J]．上海汽车, 2010,(1)。