未来新能源汽车发展前景（论文3）

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3、当前电池技术及发展方向

1、磷酸铁锂电池

在三元锂电池一统天下的时代，只有少数厂商还坚持磷酸铁锂电池，相比主流三元锂电池，磷酸铁锂电池具有价格更低、技术难度更低、寿命更长的优势。是。由于安全性高，这些类型的电池在市场上仍然占有一席之地。

前不久，有消息传出国产特斯拉将采用无钴电池，人们立刻想到了磷酸铁锂电池，在实际使用中，磷酸铁锂电池更耐高温，电发热峰值更大超过350。C。当电池温度达到500C——600C的高温时，内部化学物质开始分解。

事实上，磷酸铁锂电池在寿命方面更有优势电池衰减第一年可维持在5次以内，第二年可维持在15次以内，5000次使用后剩余容量为84次。在低温环境下，磷酸铁锂电池电池放电速度非常快，如果重复充放电少于100次，电池容量就会下降到初始环境的20%，基本无法使用。

磷酸铁锂电池的工作原理不难理解，在充电过程中，阳极磷酸铁锂中含有的部分锂离子离开阳极，移动到阴极的石墨材料上。电解质。同时，来自阳极的电子也从外电路中释放出来，当它们到达阴极时，化学反应达到平衡。

在放电期间，锂离子从阴极分离并从电解质返回阳极，而阴极通过将先前存储在外部电路中的电子返回到阳极来释放能量。

刀片电池

所谓刀片电池，其实是指电芯排列方式，本质上是超级磷酸铁锂电池。这款电池实际上是软件方面的改进，硬件方面仍然是磷酸铁电池。锂电池。

现有动力电池的电芯采用圆柱形设计，装入电池组形成电池组，但比亚迪的“刀片电池”采用长度超过60cm的大电芯，无需模组即可直接使用。一体化电池组有效提高了空间利用率，同时更大的接触面积促进散热并提高能量密度。

比亚迪“刀片电池”的优势如下1、电池组的利用率大大提高，电池组的体积能量密度也得到提高。2、“刀片电池”组成的电池组成本有所增加，制造工艺的复杂程度有所降低；3、电池组的稳定性和可靠性得到提高；4、散热安全性电池组的结构也得到了改进。

对于坚持磷酸铁锂电池技术的比亚迪来说，其过磷酸锂电池技术具有更深层次的战略重要性，这在一定程度上弥补了磷酸铁锂电池相对于三元锂电池的先天缺陷。结合低能量密度和高安全性的优势，该技术目前颇具竞争力。

但实际上，超级磷酸铁锂电池仍然属于磷酸铁锂电池，其本质并没有改变，当三元锂电池面临巨大压力时，最重要的是提高电池的能量密度。因此，新型电池的研发是当务之急，硬件的进步才是永恒的进步。

2、三元聚合物锂电池

三元聚合物锂电池又称三元锂电池，是目前使用最先进、最常见的电池类型，其最重要的优点是能量密度高，可以同时高速充电。三元锂电池也具有很大的优势，被广泛用作各种电器产品的储能电池。

三元锂电池常采用镍钴锰酸锂作为负极，碳材料作为负极，镍、钴、锰三种材料按相应的比例混合而成，因此被称为“三元”。因为磷酸铁锂的比容量比较高，所以它的比容量和能量密度都比较大。

三元锂电池的特点是在低温下表现出优异的性能，最低工作温度为-30，与磷酸铁锂电池相比，相同环境下的冬季行驶里程降低至小于30%。虽然优于磷酸铁锂电池，但三元锂电池的热稳定性稍低，在约300时开始化学分解。

在过度充电和过度放电的情况下，磷酸铁锂电池理论上更稳定，但实际上，三元锂电池表现更好。两年内达到2025次循环，常温循环寿命为三元锂电池3900次循环后剩余电量的66%，较磷酸铁锂电池为弱成绩。

三元锂电池最大的优势就是能量密度。目前广泛应用的18650圆柱电池能量密度已达到232Wh/kg以上。电动汽车领域的领导者特斯拉在其新车中使用了21700锂电池。能量密度关闭与能量密度仅为200Wh/kg的最好的磷酸铁锂电池相比，优势一目了然。

21700锂电池

海外版特斯拉MODLE3纯电动驱动车搭载的是21700锂电池，代表了当前锂电池的尖端技术，并且该类型电池与日本著名电子公司松下工业公司联合改进。有限公司采用特斯拉18650型锂电池的产品已经发布。

无论是18650电池还是21700电池，两种电池都是圆柱形，电芯主要由阳极、阴极、隔膜、正负极集流体、安全阀、过流保护装置、绝缘体等组成。由圆柱电池组成，具有形态特征，由于易于自动化、标准化生产，日本松下生产的圆柱电池良率达到98%，国内厂家可达90%以上。

圆柱电池21700的优点如下1、单体一致性好，生产相对简单方便。2、单体本身具有优异的机械性能，闭式圆筒在近似尺寸下可以达到较高的弯曲强度。3、代表了锂电池发展的最高水平，技术成熟，价格低廉。4、设备体积小，发生事故时易于控制。

然而，缺点和优点并存，每种优点也带来缺点，在电动汽车消耗大量电力的环境下，单个电池的尺寸较小，因此需要更多的电池。21700电池作为电池管理系统，代表了锂电池的最先进水平，因此很难有发展空间，也没有办法从根本上提高。

特斯拉MODLE3采用的新型21700圆柱锂电池能量密度达到300Wh/kg，与特斯拉MODLE采用的18650锂电池相比，容量提升35%，系统成本降低约9%。汽车锂电池的顶峰已经达到。

3、固态电池

全固态电池是最具潜力、未来发展潜力最大的电池技术，全固态电池最大的特点就在它的名字上，相比于目前所有的电池，全固态电池的电极和电解液固态电池是固态的。因为科学界认为，传统锂电池已经达到极限，固态电池将取代锂电池，成为未来主导的电池技术。

全固态电池的工作原理与其他使用液体电解质的电池相同，但区别在于材料的不同。坚固的结构可以收集更多的颗粒并允许更多的电流流动，从而产生更大的电池容量。同样，对于相同的电量，全固态电池的体积更小，而且由于全固态电池没有液体电解质，存储也更简单。纯电动汽车动力电池组等设备不需要额外冷却，管材、电控等系统减轻重量的同时也降低了成本。

在电池寿命方面，固态电池远远领先于传统液态电池，循环寿命高达45000次循环，而且其充放电衰减也低很多。模式将进入航空业，全固态电池必须克服目前商业化题，随着发展的进展，全固态电池将进入生活的各个领域。

除了寿命之外，固态电池相对于传统液态锂电池还具有以下优势

1、能量密度高

使用全固态电解质后，可应用于电池的材料也发生了变化，其中之一就是不再需要使用内置锂的石墨作为正极，可以直接使用金属锂作为正极。阴极。通过大幅降低正极材料的质量，大幅提升整个电池的能量密度，全固态电池的能量密度最低已达到300Wh/kg，相比现有液态锂电池的能量密度已达到其最高水平，巅峰一看，全固态电池的优势就一览无余了。

2、体积小、重量轻

在一般锂电池中，很多宝贵的存储空间被浪费，因为它们大多用于传输离子，但通过用固体电解质代替它们，阳极和阴极之间的距离可以缩短到只有几秒钟。电池厚度可进一步减小至12微米，全固态电池小型化是未来发展的方向。

3、灵活开发更好。

即使使用易碎的陶瓷材料，当厚度小于毫米级时，材料也会变得柔韧，可以频繁弯曲，因此，即使在全固态电池的情况下，柔韧性也大大提高，厚度薄。采用优质包装材料制成的电池基本上可以承受数百到数千次弯曲而不会损失任何性能。

4.增强安全性

常规锂电池可能会遇到以下危害1、大电流工作时，可能会出现锂枝晶，可能刺穿隔膜，造成短路损坏。2、由于电解液是有机液体，会引起副反应，被氧化。高温时分解，产生气体，严重时可能引起灼伤。由于液态电解质往往是电池损坏的罪魁祸首，固态电池则避免了这些题。

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