新能源汽车动力电池：分类、原理与发展前景

新能源汽车动力电池：分类、原理与发展前景

动力电池作为新能源汽车的核心部件，在新能源汽车的发展中起着至关重要的作用。新能源动力电池是新能源汽车三大核心技术之一，被誉为新能源汽车的心脏。根据电池的工作性质和储存方式，可分为蓄电池和燃料电池两大类。蓄电池又称二次电池，是可充电的电池，如铅酸电池、镍基电池、锂电池、空气电池等；燃料电池，即电池在工作时从外部不断将活性物质加入到电池中，如氢氧燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。

新能源汽车按工作原理可分为混合动力汽车和纯电动汽车。纯电动汽车以动力电池系统彻底替代内燃机，可真正实现零排放。为满足节能减排和传统汽车向新能源汽车平稳过渡的需求，混合动力汽车是目前最好的选择。混合动力汽车既有内燃机，又有动力电池作为驱动系统，对动力电池的动力性能要求较高，能量只需满足一定的续航里程即可。随着人们生活质量的不断提高和科技的发展，续航里程长的纯电动汽车将是新能源汽车发展的终极目标。

随着人们生活质量的不断提高和科技的发展，长续航里程的纯电动汽车将是新能源汽车发展的终极目标，电池能量密度的不足使得有限体积的电池系统不足以满足更高的续航里程，因此高能量密度动力电池将是未来发展的主要方向。

常用的动力电池有锂离子电池、镍氢电池、燃料电池等，不同的电池特性应用领域也不同。镍氢电池具有更高的动力性和安全性能，在混合动力中发挥优势；锂离子电池能量密度较高且还能继续提升，是纯电动汽车的首选；燃料电池加氢速度快，能较快地完成能量补充过程。从长远来看，新能源汽车对动力电池的需求将朝着高能量密度（包括质量能量密度和体积能量密度）、高安全性的方向发展，同时还要解决其充电时间相较于传统内燃机加油时间过长的问题。

从这个角度来看，动力电池最有可能的发展路径是：

镍氢电池—传统锂离子电池—全固态锂离子电池—燃料电池—锂空气电池。

从目前的技术来看，动力电池可预见的发展路径是镍氢电池、锂离子电池、全固态锂离子电池、燃料电池和锂空气电池。

随着锂离子电池发展的成熟，镍氢电池将面临前所未有的挑战。

降低成本将是传统锂离子电池长期发展的重点。电池的成本是纯电动汽车能否替代内燃机的关键。随着锂离子电池单体技术和Pack技术的进步，高能量密度Pack技术将为传统锂离子电池注入新的发展动能。比亚迪的刀片电池、宁德时代的CTP电池均属于该类技术。在成本方面，CTP电池包体积利用率提升15%-20%，零件数量减少40%，生产效率提升50%。以容量为76kWh的比亚迪汉为例，采用“刀片电池”，其成本较采用同容量三元电池可降低近2万元。

另一个值得关注的领域是长寿命锂离子电池。 CATL 推出的新型电池可实现 16 年的超长寿命，循环寿命可达 200 万公里。特斯拉声称正在开发寿命达 100 万英里的锂离子电池，就属于这一研究方向。这种电池可以大幅降低汽车电池的使用成本，成为锂离子电池驱动汽车走进千家万户的重要驱动力。

半固态电池或准固态电池将作为过渡电池，改进的高能量密度锂离子电池将使用固体电解质。考虑到界面问题，仍然会加入一些液体电解质来提高性能。

到2025年，固态电池得到全面发展，动力电池能量密度显著提升；到2030年，燃料电池、锂空气电池等得到初步发展。

未来新能源汽车的份额会越来越高，无论从能源环境还是智能化角度，新能源汽车都具有很大的优势，而动力电池作为新能源汽车的核心，从市场发展上看是必然趋势，在企业和科研机构的不懈努力下，动力电池和新能源汽车的未来会越来越光明。