新能源汽车电池技术存在的问题与对策

摘要众所周知，汽车对环境的污染相当严重，汽车所排出的尾气需要严格控制，符合国家的标准的车才能够上路，但随着燃油车辆的普及，即便是符合国家排放标准也会对环境造成相当大的影响，成为地球环境污染的最主要杀手。国家为了缓解环境问题所带来的压力，特别专注新能源汽车的开发，在新能源汽车研发上投入了巨大的人力和物力。新能源汽车的主要特点是用电池来供给车身动力，没有汽车尾气的产生，大大减少了环境污染。既然是用电池驱动，顺其自然的电池就成为了新能源汽车的重要部件，电池技术的高低就会直接影响到新能源汽车的性能。因此，研究新能源汽车电池技术就有着非常重要的现实意义。本文首要叙述了新能源汽车电池的使用分布情况，意在表述新能源汽车电池的重要性，其次分析了新能源电池技术中存在的问题，并给出了提升电池技术的有效对策。本人深知研究的还比较浅显，但仍期望为未来新能源汽车动力电池技术发展提出一些良好的建议。关键词：新能源汽；车电池技术技术；分析对策

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问题总述上世纪80年代，新能源汽车的概念就提出来了，但在现实中只是存在于概念提出上，还并未进行真正的研究。直到2001年的时候，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题，只不过那时候是氢动力。而国外在2000年的时候就已经开始制造由电池供电的新能源汽车，所以总体看来，我国的新能源汽车技术对比于西方发达国家起步还是比较晚的。在2009年，国家高度重视环境保护，为了推动新能源汽车的快速发展，特别推出了对新能源汽车项目的众多利好政策，比如增加科研资金，扶持制造业建厂，为购买者发放高额补贴等等，可以说从研发到销售整个产业链下来遍布高密集的扶持政策，这让我国新能源汽车迅猛的发展起来。虽然，在那年新能源汽车的市场占有量机会为零，但是国家大力支持，未来高速发展趋势非常明显。1.1动力电池产业态势新能源汽车的很多部件都是与传统汽车有着非常大的差别的。其中在新能源汽车上，动力电池、整车控制系统、驱动系统这三种技术是技术中的核心。动力电池，就好比人的心脏，能够不停的给其他部位输送动力，是最关键的部件。但遗憾的是，我国电池技术的发展一直是“三电”技术中的“短板”，处于落后状态。如果能够解决电池技术瓶颈，那么新能源汽车定会能够得到快速推广。2019-2021年，中国新能源汽车及动力电池产业面临“内忧外患”的紧迫形势。受疫情的影响，发展更是举步维艰。在产业构造方面，国内动力电池产能结构性过剩问题仍然存在,但是都是同等质量的电池，性能也只能维持在之前的技术基础之上一点点，并没有大的突破，在容量上也只是加大了电池的数量来提高电池的续航能力，根本没有什么技术含量。而在整车销售方面，2019年到2020年度新能源汽车市场表现差强人意，连续1年新能源汽车的销量都不尽如人意，尤其是进入2021年有许多新能源汽车开始转向研发电动三轮车和低端的“老头乐”，虽然这类产品的盛行能够带动一部分电池的销量，但电池技术并没有任何的提高，毕竟产品质量不是再一个档次，汽车的功能定位也有着很大的区别。在产品成本方面，受疫情的影响，企业在成本方面还是有很大的压力，一方面是不断上涨的原材料价格，另一方面是不断更新的技术需要更多的研发投入，还有受国家一系列利好政策的缩减。在这三方面共同的压力下，新能源汽车行业成本压力一直都存在。所以，很多企业出现了经营难的问题。在电池技术发展方面，动力电池的关键技术很多还是掌握在国外手里，关键的材料和新型材料国内大部分依赖进口，所以我国内电池技术总体展现出来的是缺乏核心技术，总是在他国身后默默无闻。整个电池行业呈现出产品动力不足，可靠性不强等重点性能指标提不上来的现象。从外部来看，除了美国这个最大的竞争对手也在不断发展以外，欧洲的许多国家以及亚洲的日本和韩国也正加大新能源汽车的研究力度，同时美国已经开始对原材料进行未来几十年的战略部署。综上所述，中国产业面临的外部竞争日益激烈。具体体现在：(1)欧盟市场聚集着非常多的新能源汽车优秀企业，包含巴斯夫、雷诺、戴姆勒、西门子等等，而欧洲为了实现其战略目标，已经将众多企业联合在一起成立了以电池为核心技术的联盟。此次的欧洲电池联盟不仅仅只有电池领域的企业，而且还包含了政府部门、采矿业、电池原材料、金融机构等多种领域参与，尤其是政府部门的加入，足以说明欧洲国家对电池技术发展的重视程度。其中表现最为突出的就是德国，在2019年的时候，德国就已经加快了电池领域的技术推进。2019年5月的时候，德国欧宝率先联合法国标志成立电池联盟产业。在随后的几个月时间里，德国的很多企业也迅速加入到联盟的队伍中来。(2)再看传统的汽车行业里也在不断的起着变化，例如大众汽车集团也计划加大欧洲本土电池产业投入，这样就会对亚洲电池的使用量产生影响，对我国电池的依赖性减少。(3)在亚洲市场，也有着风起云涌的变化，国外的许多厂商争相的来稀释国内的市场。比如以LG化学、SKI和三星SDI为首的韩国知名企业都与国内的许多汽车厂家合资成立动力电池工厂。日本国也不示弱，加大对电池生产厂家的投资，首先在大连建设工厂并投入生产，紧接着又入驻江苏，决定在江苏启动我国第二家电池制造工厂。据不完全统计，仅上述四家企业就已经投资超过600亿元，看中了中国新能源电池市场，毫无疑问，他们的进驻必然会对我国未来电池行业产生巨大的影响，有可能会重新进行市场布局。从国内市场来看，受新能源汽车行业迅速扩张的压力，国内的电池生产厂家也在不断的扩大规模，不论是生产能力还是电池技术上都有很大提升，提高的电池技术让电池性能不断提高，一代一代的技术革新，加快了电池的换代，已经出现了一些能够与世界企业进行竞争的国内企业。但能够跻身世界前几行列的企业还是少之又少，中国的电池动力领域整体呈现出来的还是增长缓慢，主要表现为技术革新慢，创新能力不足等等问题。现实中许多问题都得不到有效解决。而且很多问题故障原因都与锂电池的质量不过关联系在了一起。比如，生产过程中活性物质涂抹覆盖不均匀，导致电池性能不稳定，动力输出间断疲软；或者电池使用寿命不够，后期“衰老”速度骤增，长距离形式电池过热等等现象时有发生，这些问题都充分说明了电池技术还未达到让人满意的水平，很多技术瓶颈已经展现出来，亟待科学家进行解决。下图为市场上主要存在的电池结构。(方形电池、圆柱形、软包)2新能源汽车电池技术中存在的问题2.1电池技术研究员专业素质过低首先，对于新能源汽车来说，出现的年限还是比较短。之前的电动都是电动摩托或者电动三轮这两种产品上研究电池，这两种车辆都是短距离、低损耗，短距离运输，对电池的要求没有新能源汽车那么高。而现在的新能源汽车技术人员通常都是由之前的从业者直接转换过来的，并不是专业的针对汽车电池培养的人才。普遍存在理论知识过低，现实经验来源于电动三轮车的境地，在电池的研发方面技术没有新的突破，直接照搬照抄的拿在汽车上用，标准达不到要求。所以整体看来，不管是受大环境影响还是自身条件的制约，汽车电池的研发人员整体专业素质过低。一部分经验丰富的从业人员没有创新能力，理论知识不够。大学以及相关研究基地对这方面的人才培养也不是很重视，理论丰富的人员又没有实际经验，不愿意到基层来工作，部分来基层工作的人员，发现自身的理论与现实有很大差距，研究能力与理论知识不成正比，导致坚持不下去，还是没能提高整体技术人员的素质，这也是当前新能源汽车电池技术难以得到发展的一个重要问题。2.2电池安全性得不到保证在当前新能源汽车的电池技术中，整车安全肯定是最重要的环节，对于整车的其他部位来说，安全性能更容易突破，满足行驶的要求安全性比较容易掌握和达到，只有高要求或者更具有挑战性的功能出现故障的几率才会增加。而电池技术就不一样，电池与其他部件正好相反，看似要求很简单，就是满足体积小，蓄电容量高，续航能力强这简单易懂的三个要求。但实际上这三个要求互相制约，鱼和熊掌不可兼得，想要技术上有所突破同时满足这三个要求难度非常大。如何权衡，呈现出最佳性能都是全世界需要突破的问题。所以在不断提高性能的过程中，电池的安全性能得不到保障，总会出现各种各样因为盲目追求性能技术不够成熟而造成的安全隐患。假如新能源汽车中的电池安全性不能得到有效的保证，首先影响车的寿命是小事，主要是会危及人类的生命。比如，电池本身所使用的材料达不到标准，散热技术不过关，在行驶过程中因为热量过大引起起火爆炸的可能也不是没有，所以电池的技术指标直接影响到电池的安全性能，也是电池技术中比较棘手的问题。2.3电池容量不足现代新能源汽车的发展方向是逐渐取代传统汽车，而不是简简单单的短距离代步。首先国家的战略目标是研发新能源产业时为了保护环境，所以才大量投资研发事业，而百姓的需求也是希望有一款节能、成本低的汽车来代替传统的汽车，所以，新能源汽车的电池必须要与油的作用一样才会满足消费者的需求，新能源技术才能算是真正的成功，所以这就对电池技术提出了更高的要求。首先满足长途的第一要素就是电池容量要足够，现在很多电池容量都达不到要求，普遍存在虚标的情况，或者是在特定的环境下才能够满足要求，这与现实生活都是相悖的，电动汽车常常因为电池容量不足而出现半路抛锚等症状，给车主现实生活中带来很多麻烦，失去信任度。2.4电池环保性不够众所周知，国家研究新能源电池的出发点是节能环保。生态环保理念是当前我国最重要的一个理念，也是基本国策之一，但在电池研究的过程中，是否真正是无污染相信很难做到，电池制作也是需要许多原材料进行开采的，开采过程中也会对环境产生许多破坏。同时，由于电池隶属于一种耗材，当使用次数达到一定程度的时候，就完全失去了效应成为报废材料。报废材料一旦不能被再次利用，其对环境的影响也是存在且不可逆的。社会经济的快速发展，人们非常快的就接受了电动汽车的概念，并有大量的消费者选择了电动车，如果电池的环保性不够，就会造成大量的环境污染，不仅会影响我国的空气环境，也会对全球的空气质量造成不利的影响。因此，电池环保性不够也是当前新能源汽车电池技术需要解决的一大问题。3新能源汽车电池技术的提高对策3.1提高相关从业人员的素质人才永远是行业发展的关键组成部分，只有高素质的人才才能加快行业的发展，电池行业也不例外，引进技术性人才，与当地企业转换过来的有经验人才充分结合，先进理论与经验丰富的人相结合充分做到理论联系实际，定能够在技术上有所突破并且能够在时间上少走弯路，既能够有所创新和突破还能够取长补短顺利通过技术检测。所以与高校合作培养专业方面的人才，从高校引进专业的人才走进企业走进基层。企业需定期组织相关技术人员外出学习和考察，有必要时也可以出国交流，学习一些较为先进的有关电池方面的技术，争取在技术上有所突破，新技术带来的利润远远要比已经量产的老旧技术带来的利润高。总之，企业要认识到，提升电池技术团队素质是提高电池技术的关键，也是促进新能源汽车发展的关键。3.2扩大电池容量在当前新能源汽车电池技术的改进过程中，电池容量的扩大是一个关键的部分，选材能够解决绝大部分的问题。在材料的选择上，材料是控制电池容量的关键，原材料越好，其活性程度越高，从而能扩大电池容量。所以选材上一定要选择黏结性和导电性更好的材料，还可以选用一些厚度反弹更小的材料，这是因为电池在使用了一段时间之后会出现相应的厚度反弹的情况，就是我们常说的电池鼓包了，电池一旦鼓包，就会影响整个电池的体积，电池的容量与电池的体积有一定的关系，同等放电量，体积越小，说明电池质量越好，同样的密度下，电池体积越大，容量越大。所以原材料的选取能够解决电池容量的问题。最后，在选用材料的过程中，含有富锂、三元等材料高的原材料是导电性比较好的，使用这一类材料能够在一定程度上增强导电性，进而增大电池容量。3.3提高电池技术的安全性电池的安全问题是最重要也是最急需解决的，因为它不仅影响了汽车的使用寿命，也对人们的生命安全造成了极大的威胁。火灾是在当前新能源汽车的电池最容易出现的事故，破坏性极大，影响极强。解决电池系统的线路易老化、散热、散热包结构、抗压能力等等都能够提高电池的质量，防止起火事故的发生。技术人员需合理选择电池内部的材质，尽可能选择一些耐热性较高的材料；这就要求对于电池的原材料选择上符合一定的标准，同时连接电池的相关配件线路也一定要性能良好，比如动力电池包内部的线缆、带电体、保护零部件等都需要好的材料进行制作，这样就能防止在行驶过程中不断抖动造成的磨损而影响绝缘效果，降低起火风险。电池包外壳的制作材料也应该具有一定的抗压能力和抗磨损和风化的材料制成，防止车辆在经过撞击以后，电池包内部零部件免受损坏或者暴露而造成撞击起火。电气连接方面，应可靠连接并有锁紧装置,并充分考虑机械振动和冲击对连接处的应力影响确保在整个使用周期内.连接都可靠。通常来说，模组之间选用柔性总线互连往往比刚性互联更能缓冲这些机械力，减少对连接点的应力。在车内装相应的电池热管理系统对模组及系统层面的安全控制，用于采集电池的电压和温度等信息.并将这些模拟信号转化为数字信号，并在硬件上做初步的电气隔离。一旦发生火灾，可以通过管理系统做到抑制火势蔓延。3.4提高电池环保性能新能源汽车电池一旦报废，必然会给环境带来污染，但是电池报废不可避免，我们能够做到的就是从电池技术上有所提升，提高电池的各项性能，延迟电池报废年限，让电池能够坚持的更久得到充分的利用才能够从根本上减少电池的污染，提高电池环保特性。首先就是要从原材料选取上，选取优质的原材料才能提高电池性能，做到生产不浪费，使用过程不浪费，还有可回收利用价值，从整个流程上解决能源。其次就是电池的放电技术有所突破，提高电池的反应能力，单位质量的原材料能够释放出更多的电能，提高产出率，能够从根本上节约能源，提高电池的环保性能。

结论新能源汽车的电池技术在新能源汽车的发展中有着至关