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锂离子电池在新能源汽车中的设计及应用

时间:2024-08-18 16:45:02 来源:网友投稿

丁徐强,陶 琦,罗 鹰

(1南通理工学院,江苏 南通 226006;
2南通百联汽车集团,江苏 南通 226007)

随着新能源领域的不断发展,电动汽车逐渐成为新能源汽车的主体,其动力来源以锂离子电池较为普遍。因具有自放频率低、能量高、使用年限长等特点,锂离子电池逐渐成为了新能源汽车的首选。随着锂离子电池应用范围的不断扩大,出现了充电安全隐患、挤压碰撞致使损坏等一系列问题。锂离子电池的科学应用是目前研发新能源电池应首要关注和研究的重点,对新能源汽车领域的发展有着至关重要的作用。

锂离子电池具有无污染、充电快、电压高、寿命长、能量高等一系列优势,十分适合作为新能源汽车的动力电池来使用。然而,在新能源汽车中应用锂离子电池还面临着一系列挑战,例如锂资源的制约、安全性问题、温度要求以及技术层面问题等。与此同时,要充分做好锂离子电池的过充保护,以避免安全隐患的出现。新能源汽车中锂离子电池充电主要根据电池温度和电压进行控制,当充电过程中温度和电压达到阈值时就会停止充电状态。

1.1 技术有待优化完善

相比其他新能源,锂离子电池在近年来被广泛应用到很多领域,在电池质量与性能等多方面均展现了其特点与优势。在新能源汽车领域,研究人员希望通过对锂离子电池技术进行完善优化,推动与促进电池技术以及新能源汽车领域的发展,然而,锂离子电池的研发仍面临着一定困难。例如,锂离子电池的部分生产原材料仍然需要以进口方式来获得,部分生产设备与工艺也同样需要引进,这在很大程度上制约着锂离子电池的生产制造以及创新研发。针对于此,锂离子电池虽然具备着可观的发展前景,但在具体应用上还需要科研工作者进行更为深入的科学研究,不断优化完善锂离子电池及相关技术,为新能源汽车的应用与发展提供保障。

1.2 欠缺充当辅动力的比能量

锂离子电池的比能量越高,就越能为新能源汽车提供更充足的动力保障。科学分析锂离子电池的应用,不难发现锂离子电池比能量存在一定欠缺,从而导致新能源汽车无法达到更高的续航里程。因此,针对现阶段锂离子电池存在的比能量欠缺等问题,研制开发出了油电混合动力新能源汽车,混合动力汽车通过锂离子电池作为辅助动力来充分节约燃油量。与此同时,科研人员要对锂离子电池比能量进行更为深入的科学研究,为锂离子电池的大规模应用实现有效突破。

1.3 电池应用范围广

尽管目前锂离子电池存在着一系列问题与不足,但仍然有很多国家非常重视对于锂离子电池的应用与研究。研究表明,基于材料不同可将锂离子电池划分为多种类型,例如钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂等。其中,只有钴酸锂适用于小容量电池,被广泛应用于手机、笔记本电脑等小型电子设备中,而其余类型均适用于大容量电池,在新能源汽车领域的应用较为广范。

2.1 市场需求大

随着新能源汽车市场与规模的不断扩大,作为新能源汽车核心动力的锂离子电池得到了广泛关注,引发了消费者对于新能源汽车充电时间、续航里程等内容的关注与重视。在较大的市场需求下,锂离子电池的设计、研发以及应用均有着较为便利的条件。与此同时,新能源汽车锂离子电池的性价比优势也在逐渐显现,使得锂离子电池在未来的需求可能呈现高复合增速状态,储能行业也相应迎来新的发展与突破。以宁德时代为首的储能企业不仅在我国占据着至关重要的地位,在国际市场竞争中也存在一定优势,同时可以凭借其优势进行新能源汽车锂离子电池市场的推动与扩张。

2.2 产业政策扶持

新能源汽车锂离子电池技术的发展离不开相关产业政策的扶持。现阶段,我国高度重视新能源汽车领域的发展,对相关产业特别是锂离子电池产业重点关注。近年来,全国关于新能源汽车锂离子电池产业的政策逐渐增加,广泛覆盖多领域,为产业发展提供大力支持。未来,随着行业的不断发展,产业政策扶持力度会逐渐加大,数量也会不断增加,政策条件会有显著改善。

2.3 技术水平持续提高

技术作为推动与促进新能源汽车锂离子电池整体水平与质量提升的核心与关键,相关专利技术能够在很大程度上反映锂离子电池行业的发展现状。近年来,我国电池专利申请数量持续增加,包括比亚迪、宁德时代等在内的多数企业均申请了大量相关专利。在动力电池技术水平持续突破的新时代背景下,未来锂离子电池行业的发展有着良好的趋势,同时相关技术专利也给行业发展提供了基础保障。

3.1 推动锂离子电池创新研发

严峻的生态环境问题给新能源汽车锂离子电池行业提出了更高的要求,研发一种安全环保的锂离子电池变得至关重要。锂离子电池向着低成本、高能量、长寿命的方向发展,将会在很大程度上推动与促进电池结构的技术创新,目前正处于电池产业的发展时期,要将核心与重点放在锂离子电池的新材料应用与研发上,同时大力研发锂离子电池新体系,从提升电池性能、抢占技术发展等多方面推动与促进锂离子电池技术的更新换代。

3.2 培育创新发展的电池企业

近年来,我国锂离子电池行业的快速发展以及生产规模的迅速扩张,直接或间接地导致了我国电池行业的产品同质化和产能过剩。反观国外一些企业,建立了保护锂离子电池专利技术的相关管理体系,使得锂离子电池行业的集中度较高,此外,培养了一系列具有竞争力的电池产业,与此同时,这些产业之间的良性竞争也推动了行业的快速发展。未来,我国要实行离子电池行业的优胜劣汰模式,淘汰一些低端企业,不断培养具有发展能力和自主创新能力的电池企业,真正推动与促进锂离子电池行业更高水平、更高标准的发展。

3.3 保障电池产业可持续发展

新能源汽车中使用的锂离子电池通常在经过一段时间的使用后,就不能充分满足汽车的需求,而定期更换的锂离子电池,仍有一大半的容量可以使用,直接将其回收则会在很大程度上造成资源浪费。因此,促进电池的市场发展,不仅有利于改进和优化电池原材料稀缺的问题,同时还有利于电池的回收再利用。

在建设生态文明的时代背景下,锂离子电池的回收再利用,已逐渐成为新能源汽车产业的一个关键环节。但目前我国在动力电池回收领域仍处于摸索阶段,还不具备完整的产业链。为充分保障生态环境和新能源汽车的可持续发展,我国要充分考量和规划战略布局,同时建立专门的机构进行回收处理,有效解决电池回收问题,同时强化相关技术研究,推动与加快锂离子电池回收再利用体系的构建。

综上所述,随着新能源汽车产业的发展以及锂子电池的大规模应用,未来,首先要创新锂离子电池相关技术,将创新精神充分融入到锂离子电池的技术研发中,同时应对其中存在的问题及时提出相应整改措施。在研发的过程中,应持续使用先进技术,以充分保证技术的前沿性、科学性;
其次是提升锂离子电池的性能和质量,例如充电效率以及电能储存量等多方面的提升与完善;
最后,仅依靠企业对于锂离子电池的创新研究还存在着一定程度上的局限性。政府部门和相关机构要对新能源汽车锂离子电池给予高度重视,同时出台一系列政策进行鼓励与扶持,推动相关电池企业的产品研发工作。通过政府的正向引导,使得新能源汽车企业看到锂离子电池的优势与潜力,积极主动地投身于锂离子电池的创新技术研发中,真正推动与促进企业的可持续发展。

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