新能源汽車電池技術(shù)存在的問題與對策

摘要眾所周知，汽車對環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重，汽車所排出的尾氣需要嚴(yán)格控制，符合國家的標(biāo)準(zhǔn)的車才能夠上路，但隨著燃油車輛的普及，即便是符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)也會對環(huán)境造成相當(dāng)大的影響，成為地球環(huán)境污染的最主要殺手。國家為了緩解環(huán)境問題所帶來的壓力，特別專注新能源汽車的開發(fā)，在新能源汽車研發(fā)上投入了巨大的人力和物力。新能源汽車的主要特點是用電池來供給車身動力，沒有汽車尾氣的產(chǎn)生，大大減少了環(huán)境污染。既然是用電池驅(qū)動，順其自然的電池就成為了新能源汽車的重要部件，電池技術(shù)的高低就會直接影響到新能源汽車的性能。因此，研究新能源汽車電池技術(shù)就有著非常重要的現(xiàn)實意義。本文首要敘述了新能源汽車電池的使用分布情況，意在表述新能源汽車電池的重要性，其次分析了新能源電池技術(shù)中存在的問題，并給出了提升電池技術(shù)的有效對策。本人深知研究的還比較淺顯，但仍期望為未來新能源汽車動力電池技術(shù)發(fā)展提出一些良好的建議。關(guān)鍵詞：新能源汽；車電池技術(shù)技術(shù)；分析對策

AbstractAsisknowntoall,thecarpollutionoftheenvironmentisquiteserious,theexhaustgasofthecarneedstobestrictlycontrolled,tomeetthenationalstandardsofthecarcanbeontheroad,butwiththepopularityoffuelvehicles,eventomeetthenationalemissionstandardswillhaveaconsiderableimpactontheenvironment,becomethemostimportantkilleroftheearth'senvironmentalpollution.Inordertorelievethepressurebroughtaboutbyenvironmentalproblems,thecountryhasespeciallyfocusedonthedevelopmentofnewenergyvehicles,andhasinvestedalotofmanpowerandmaterialresourcesintheresearchanddevelopmentofnewenergyvehicles.Themainfeatureofnewenergyvehiclesistousebatteriestosupplythebodypower,withoutthegenerationofautomobileexhaust,greatlyreducingenvironmentalpollution.Sinceitisdrivenbythebattery,thenaturalbatterywillbecomeanimportantpartofthenewenergyvehicles,andthelevelofthebatterytechnologywilldirectlyaffecttheperformanceofthenewenergyvehicles.Therefore,theresearchofnewenergyvehiclebatterytechnologyhasaveryimportantpracticalsignificance.Thispaperfirstdescribesthedistributionoftheuseofnewenergyvehiclebatteries,aimstoexpresstheimportanceofnewenergyvehiclebatteries,thenanalyzestheproblemsoftheexistingproblemsinthenewenergybatterytechnology,andgiveseffectivecountermeasurestoimprovethebatterytechnology.Iamfullyawarethattheresearchisstillrelativelysimple,butIstillexpecttoputforwardsomegoodsuggestionsforthefuturedevelopmentofnewenergyvehiclepowerbatterytechnology.Keywords:newenergysteam;vehiclebatterytechnologytechnology;analysiscountermeasures

1概述1.1問題總述上世紀(jì)80年代，新能源汽車的概念就提出來了，但在現(xiàn)實中只是存在于概念提出上，還并未進行真正的研究。直到2001年的時候，新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，只不過那時候是氫動力。而國外在2000年的時候就已經(jīng)開始制造由電池供電的新能源汽車，所以總體看來，我國的新能源汽車技術(shù)對比于西方發(fā)達(dá)國家起步還是比較晚的。在2009年，國家高度重視環(huán)境保護，為了推動新能源汽車的快速發(fā)展，特別推出了對新能源汽車項目的眾多利好政策，比如增加科研資金，扶持制造業(yè)建廠，為購買者發(fā)放高額補貼等等，可以說從研發(fā)到銷售整個產(chǎn)業(yè)鏈下來遍布高密集的扶持政策，這讓我國新能源汽車迅猛的發(fā)展起來。雖然，在那年新能源汽車的市場占有量機會為零，但是國家大力支持，未來高速發(fā)展趨勢非常明顯。1.1動力電池產(chǎn)業(yè)態(tài)勢新能源汽車的很多部件都是與傳統(tǒng)汽車有著非常大的差別的。其中在新能源汽車上，動力電池、整車控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)這三種技術(shù)是技術(shù)中的核心。動力電池，就好比人的心臟，能夠不停的給其他部位輸送動力，是最關(guān)鍵的部件。但遺憾的是，我國電池技術(shù)的發(fā)展一直是“三電”技術(shù)中的“短板”，處于落后狀態(tài)。如果能夠解決電池技術(shù)瓶頸，那么新能源汽車定會能夠得到快速推廣。2019-2021年，中國新能源汽車及動力電池產(chǎn)業(yè)面臨“內(nèi)憂外患”的緊迫形勢。受疫情的影響，發(fā)展更是舉步維艱。在產(chǎn)業(yè)構(gòu)造方面，國內(nèi)動力電池產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩問題仍然存在,但是都是同等質(zhì)量的電池，性能也只能維持在之前的技術(shù)基礎(chǔ)之上一點點，并沒有大的突破，在容量上也只是加大了電池的數(shù)量來提高電池的續(xù)航能力，根本沒有什么技術(shù)含量。而在整車銷售方面，2019年到2020年度新能源汽車市場表現(xiàn)差強人意，連續(xù)1年新能源汽車的銷量都不盡如人意，尤其是進入2021年有許多新能源汽車開始轉(zhuǎn)向研發(fā)電動三輪車和低端的“老頭樂”，雖然這類產(chǎn)品的盛行能夠帶動一部分電池的銷量，但電池技術(shù)并沒有任何的提高，畢竟產(chǎn)品質(zhì)量不是再一個檔次，汽車的功能定位也有著很大的區(qū)別。在產(chǎn)品成本方面，受疫情的影響，企業(yè)在成本方面還是有很大的壓力，一方面是不斷上漲的原材料價格，另一方面是不斷更新的技術(shù)需要更多的研發(fā)投入，還有受國家一系列利好政策的縮減。在這三方面共同的壓力下，新能源汽車行業(yè)成本壓力一直都存在。所以，很多企業(yè)出現(xiàn)了經(jīng)營難的問題。在電池技術(shù)發(fā)展方面，動力電池的關(guān)鍵技術(shù)很多還是掌握在國外手里，關(guān)鍵的材料和新型材料國內(nèi)大部分依賴進口，所以我國內(nèi)電池技術(shù)總體展現(xiàn)出來的是缺乏核心技術(shù)，總是在他國身后默默無聞。整個電池行業(yè)呈現(xiàn)出產(chǎn)品動力不足，可靠性不強等重點性能指標(biāo)提不上來的現(xiàn)象。從外部來看，除了美國這個最大的競爭對手也在不斷發(fā)展以外，歐洲的許多國家以及亞洲的日本和韓國也正加大新能源汽車的研究力度，同時美國已經(jīng)開始對原材料進行未來幾十年的戰(zhàn)略部署。綜上所述，中國產(chǎn)業(yè)面臨的外部競爭日益激烈。具體體現(xiàn)在：(1)歐盟市場聚集著非常多的新能源汽車優(yōu)秀企業(yè)，包含巴斯夫、雷諾、戴姆勒、西門子等等，而歐洲為了實現(xiàn)其戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)將眾多企業(yè)聯(lián)合在一起成立了以電池為核心技術(shù)的聯(lián)盟。此次的歐洲電池聯(lián)盟不僅僅只有電池領(lǐng)域的企業(yè)，而且還包含了政府部門、采礦業(yè)、電池原材料、金融機構(gòu)等多種領(lǐng)域參與，尤其是政府部門的加入，足以說明歐洲國家對電池技術(shù)發(fā)展的重視程度。其中表現(xiàn)最為突出的就是德國，在2019年的時候，德國就已經(jīng)加快了電池領(lǐng)域的技術(shù)推進。2019年5月的時候，德國歐寶率先聯(lián)合法國標(biāo)志成立電池聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)。在隨后的幾個月時間里，德國的很多企業(yè)也迅速加入到聯(lián)盟的隊伍中來。(2)再看傳統(tǒng)的汽車行業(yè)里也在不斷的起著變化，例如大眾汽車集團也計劃加大歐洲本土電池產(chǎn)業(yè)投入，這樣就會對亞洲電池的使用量產(chǎn)生影響，對我國電池的依賴性減少。(3)在亞洲市場，也有著風(fēng)起云涌的變化，國外的許多廠商爭相的來稀釋國內(nèi)的市場。比如以LG化學(xué)、SKI和三星SDI為首的韓國知名企業(yè)都與國內(nèi)的許多汽車廠家合資成立動力電池工廠。日本國也不示弱，加大對電池生產(chǎn)廠家的投資，首先在大連建設(shè)工廠并投入生產(chǎn)，緊接著又入駐江蘇，決定在江蘇啟動我國第二家電池制造工廠。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅上述四家企業(yè)就已經(jīng)投資超過600億元，看中了中國新能源電池市場，毫無疑問，他們的進駐必然會對我國未來電池行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，有可能會重新進行市場布局。從國內(nèi)市場來看，受新能源汽車行業(yè)迅速擴張的壓力，國內(nèi)的電池生產(chǎn)廠家也在不斷的擴大規(guī)模，不論是生產(chǎn)能力還是電池技術(shù)上都有很大提升，提高的電池技術(shù)讓電池性能不斷提高，一代一代的技術(shù)革新，加快了電池的換代，已經(jīng)出現(xiàn)了一些能夠與世界企業(yè)進行競爭的國內(nèi)企業(yè)。但能夠躋身世界前幾行列的企業(yè)還是少之又少，中國的電池動力領(lǐng)域整體呈現(xiàn)出來的還是增長緩慢，主要表現(xiàn)為技術(shù)革新慢，創(chuàng)新能力不足等等問題?，F(xiàn)實中許多問題都得不到有效解決。而且很多問題故障原因都與鋰電池的質(zhì)量不過關(guān)聯(lián)系在了一起。比如，生產(chǎn)過程中活性物質(zhì)涂抹覆蓋不均勻，導(dǎo)致電池性能不穩(wěn)定，動力輸出間斷疲軟；或者電池使用壽命不夠，后期“衰老”速度驟增，長距離形式電池過熱等等現(xiàn)象時有發(fā)生，這些問題都充分說明了電池技術(shù)還未達(dá)到讓人滿意的水平，很多技術(shù)瓶頸已經(jīng)展現(xiàn)出來，亟待科學(xué)家進行解決。下圖為市場上主要存在的電池結(jié)構(gòu)。(方形電池、圓柱形、軟包)2新能源汽車電池技術(shù)中存在的問題2.1電池技術(shù)研究員專業(yè)素質(zhì)過低首先，對于新能源汽車來說，出現(xiàn)的年限還是比較短。之前的電動都是電動摩托或者電動三輪這兩種產(chǎn)品上研究電池，這兩種車輛都是短距離、低損耗，短距離運輸，對電池的要求沒有新能源汽車那么高。而現(xiàn)在的新能源汽車技術(shù)人員通常都是由之前的從業(yè)者直接轉(zhuǎn)換過來的，并不是專業(yè)的針對汽車電池培養(yǎng)的人才。普遍存在理論知識過低，現(xiàn)實經(jīng)驗來源于電動三輪車的境地，在電池的研發(fā)方面技術(shù)沒有新的突破，直接照搬照抄的拿在汽車上用，標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到要求。所以整體看來，不管是受大環(huán)境影響還是自身條件的制約，汽車電池的研發(fā)人員整體專業(yè)素質(zhì)過低。一部分經(jīng)驗豐富的從業(yè)人員沒有創(chuàng)新能力，理論知識不夠。大學(xué)以及相關(guān)研究基地對這方面的人才培養(yǎng)也不是很重視，理論豐富的人員又沒有實際經(jīng)驗，不愿意到基層來工作，部分來基層工作的人員，發(fā)現(xiàn)自身的理論與現(xiàn)實有很大差距，研究能力與理論知識不成正比，導(dǎo)致堅持不下去，還是沒能提高整體技術(shù)人員的素質(zhì)，這也是當(dāng)前新能源汽車電池技術(shù)難以得到發(fā)展的一個重要問題。2.2電池安全性得不到保證在當(dāng)前新能源汽車的電池技術(shù)中，整車安全肯定是最重要的環(huán)節(jié)，對于整車的其他部位來說，安全性能更容易突破，滿足行駛的要求安全性比較容易掌握和達(dá)到，只有高要求或者更具有挑戰(zhàn)性的功能出現(xiàn)故障的幾率才會增加。而電池技術(shù)就不一樣，電池與其他部件正好相反，看似要求很簡單，就是滿足體積小，蓄電容量高，續(xù)航能力強這簡單易懂的三個要求。但實際上這三個要求互相制約，魚和熊掌不可兼得，想要技術(shù)上有所突破同時滿足這三個要求難度非常大。如何權(quán)衡，呈現(xiàn)出最佳性能都是全世界需要突破的問題。所以在不斷提高性能的過程中，電池的安全性能得不到保障，總會出現(xiàn)各種各樣因為盲目追求性能技術(shù)不夠成熟而造成的安全隱患。假如新能源汽車中的電池安全性不能得到有效的保證，首先影響車的壽命是小事，主要是會危及人類的生命。比如，電池本身所使用的材料達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，散熱技術(shù)不過關(guān)，在行駛過程中因為熱量過大引起起火爆炸的可能也不是沒有，所以電池的技術(shù)指標(biāo)直接影響到電池的安全性能，也是電池技術(shù)中比較棘手的問題。2.3電池容量不足現(xiàn)代新能源汽車的發(fā)展方向是逐漸取代傳統(tǒng)汽車，而不是簡簡單單的短距離代步。首先國家的戰(zhàn)略目標(biāo)是研發(fā)新能源產(chǎn)業(yè)時為了保護環(huán)境，所以才大量投資研發(fā)事業(yè)，而百姓的需求也是希望有一款節(jié)能、成本低的汽車來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車，所以，新能源汽車的電池必須要與油的作用一樣才會滿足消費者的需求，新能源技術(shù)才能算是真正的成功，所以這就對電池技術(shù)提出了更高的要求。首先滿足長途的第一要素就是電池容量要足夠，現(xiàn)在很多電池容量都達(dá)不到要求，普遍存在虛標(biāo)的情況，或者是在特定的環(huán)境下才能夠滿足要求，這與現(xiàn)實生活都是相悖的，電動汽車常常因為電池容量不足而出現(xiàn)半路拋錨等癥狀，給車主現(xiàn)實生活中帶來很多麻煩，失去信任度。2.4電池環(huán)保性不夠眾所周知，國家研究新能源電池的出發(fā)點是節(jié)能環(huán)保。生態(tài)環(huán)保理念是當(dāng)前我國最重要的一個理念，也是基本國策之一，但在電池研究的過程中，是否真正是無污染相信很難做到，電池制作也是需要許多原材料進行開采的，開采過程中也會對環(huán)境產(chǎn)生許多破壞。同時，由于電池隸屬于一種耗材，當(dāng)使用次數(shù)達(dá)到一定程度的時候，就完全失去了效應(yīng)成為報廢材料。報廢材料一旦不能被再次利用，其對環(huán)境的影響也是存在且不可逆的。社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們非常快的就接受了電動汽車的概念，并有大量的消費者選擇了電動車，如果電池的環(huán)保性不夠，就會造成大量的環(huán)境污染，不僅會影響我國的空氣環(huán)境，也會對全球的空氣質(zhì)量造成不利的影響。因此，電池環(huán)保性不夠也是當(dāng)前新能源汽車電池技術(shù)需要解決的一大問題。3新能源汽車電池技術(shù)的提高對策3.1提高相關(guān)從業(yè)人員的素質(zhì)人才永遠(yuǎn)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵組成部分，只有高素質(zhì)的人才才能加快行業(yè)的發(fā)展，電池行業(yè)也不例外，引進技術(shù)性人才，與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)轉(zhuǎn)換過來的有經(jīng)驗人才充分結(jié)合，先進理論與經(jīng)驗豐富的人相結(jié)合充分做到理論聯(lián)系實際，定能夠在技術(shù)上有所突破并且能夠在時間上少走彎路，既能夠有所創(chuàng)新和突破還能夠取長補短順利通過技術(shù)檢測。所以與高校合作培養(yǎng)專業(yè)方面的人才，從高校引進專業(yè)的人才走進企業(yè)走進基層。企業(yè)需定期組織相關(guān)技術(shù)人員外出學(xué)習(xí)和考察，有必要時也可以出國交流，學(xué)習(xí)一些較為先進的有關(guān)電池方面的技術(shù)，爭取在技術(shù)上有所突破，新技術(shù)帶來的利潤遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比已經(jīng)量產(chǎn)的老舊技術(shù)帶來的利潤高。總之，企業(yè)要認(rèn)識到，提升電池技術(shù)團隊素質(zhì)是提高電池技術(shù)的關(guān)鍵，也是促進新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵。3.2擴大電池容量在當(dāng)前新能源汽車電池技術(shù)的改進過程中，電池容量的擴大是一個關(guān)鍵的部分，選材能夠解決絕大部分的問題。在材料的選擇上，材料是控制電池容量的關(guān)鍵，原材料越好，其活性程度越高，從而能擴大電池容量。所以選材上一定要選擇黏結(jié)性和導(dǎo)電性更好的材料，還可以選用一些厚度反彈更小的材料，這是因為電池在使用了一段時間之后會出現(xiàn)相應(yīng)的厚度反彈的情況，就是我們常說的電池鼓包了，電池一旦鼓包，就會影響整個電池的體積，電池的容量與電池的體積有一定的關(guān)系，同等放電量，體積越小，說明電池質(zhì)量越好，同樣的密度下，電池體積越大，容量越大。所以原材料的選取能夠解決電池容量的問題。最后，在選用材料的過程中，含有富鋰、三元等材料高的原材料是導(dǎo)電性比較好的，使用這一類材料能夠在一定程度上增強導(dǎo)電性，進而增大電池容量。3.3提高電池技術(shù)的安全性電池的安全問題是最重要也是最急需解決的，因為它不僅影響了汽車的使用壽命，也對人們的生命安全造成了極大的威脅?；馂?zāi)是在當(dāng)前新能源汽車的電池最容易出現(xiàn)的事故，破壞性極大，影響極強。解決電池系統(tǒng)的線路易老化、散熱、散熱包結(jié)構(gòu)、抗壓能力等等都能夠提高電池的質(zhì)量，防止起火事故的發(fā)生。技術(shù)人員需合理選擇電池內(nèi)部的材質(zhì)，盡可能選擇一些耐熱性較高的材料；這就要求對于電池的原材料選擇上符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，同時連接電池的相關(guān)配件線路也一定要性能良好，比如動力電池包內(nèi)部的線纜、帶電體、保護零部件等都需要好的材料進行制作，這樣就能防止在行駛過程中不斷抖動造成的磨損而影響絕緣效果，降低起火風(fēng)險。電池包外殼的制作材料也應(yīng)該具有一定的抗壓能力和抗磨損和風(fēng)化的材料制成，防止車輛在經(jīng)過撞擊以后，電池包內(nèi)部零部件免受損壞或者暴露而造成撞擊起火。電氣連接方面，應(yīng)可靠連接并有鎖緊裝置,并充分考慮機械振動和沖擊對連接處的應(yīng)力影響確保在整個使用周期內(nèi).連接都可靠。通常來說，模組之間選用柔性總線互連往往比剛性互聯(lián)更能緩沖這些機械力，減少對連接點的應(yīng)力。在車內(nèi)裝相應(yīng)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對模組及系統(tǒng)層面的安全控制，用于采集電池的電壓和溫度等信息.并將這些模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并在硬件上做初步的電氣隔離。一旦發(fā)生火災(zāi)，可以通過管理系統(tǒng)做到抑制火勢蔓延。3.4提高電池環(huán)保性能新能源汽車電池一旦報廢，必然會給環(huán)境帶來污染，但是電池報廢不可避免，我們能夠做到的就是從電池技術(shù)上有所提升，提高電池的各項性能，延遲電池報廢年限，讓電池能夠堅持的更久得到充分的利用才能夠從根本上減少電池的污染，提高電池環(huán)保特性。首先就是要從原材料選取上，選取優(yōu)質(zhì)的原材料才能提高電池性能，做到生產(chǎn)不浪費，使用過程不浪費，還有可回收利用價值，從整個流程上解決能源。其次就是電池的放電技術(shù)有所突破，提高電池的反應(yīng)能力，單位質(zhì)量的原材料能夠釋放出更多的電能，提高產(chǎn)出率，能夠從根本上節(jié)約能源，提高電池的環(huán)保性能。

結(jié)論新能源汽車的電池技術(shù)在新能源汽車的發(fā)展中有著至關(guān)