钜大特种锂离子电池工程研究院是由东莞钜大电子有限公司兴建,并与中南大学、华南理工大学和东莞理工学院相关科研团队联合运营的特种锂离子电池产业化研发中心...

联系我们

东莞市钜大电子有限公司
热线:400-016-3306
直线:0769-22800063
传真:0769-26983796>
邮箱:market@juda.cn
网址:

解析动力电池技术现状 展望未来发展趋势

来源:钜大LARGE    2018-02-02    点击量:

  什么是电池?从本质上来说,能够将储存的化学能转化为电能的设备称之为电池,其实电池就是一个小型的化学反应器,通过反应产生高能电子,用以注入外部设备之中;如单纯从化学电源角度来看,电池可分为原电池、蓄电池、锂电池、储能电池和燃料电池;如延伸到物理电源,电池可拓展出太阳能电池、温差电池等电池种类,那么你对电池技术历史知多少?电池技术未来走向哪里?电动汽车电池技术现状及未来趋势如何?下面展开深入解析。
 

  电池技术是一项伟大的发明,有着精彩而悠久的历史,最早的原始电池可以追溯到公元前250年,美索不达亚文明首次出现的巴格达电池,1749年,由英国发明家本杰明•富兰克林使用了一组串联的电容器来进行电学实验, “Battery”这个英文单词开始使用。
 

  随后,1786年,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,发现生物电,并公布于学术界,1800年,伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发,用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池,1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不会极化,并且能保持平衡电流的锌─铜电池,又称“丹尼尔电池”。后来,法国的普朗泰在1860年发明出用铅做电极的电池,也是蓄电池的前身;与此同时,法国的雷克兰士发明了碳锌电池,让电池技术走向了干电池领域,由此迎来了电池技术的商用阶段。
 

  1887年,英国人赫勒森发明了干电池,电池技术商用开始于此,并于1896年在美国批量生产,与此同时,Thomas Edison在1890年发明可充电的铁镍电池,也于1910年实现商业化量产。
 

  至此以后,得力于商业化驱动,电池技术迎来了突飞猛进的时代,Thomas Edison在1914年发明碱性电池,Schlecht and Akermann 在1934年发明镍镉电池烧结极板,Neumann在1947年开发出密封镍镉电池, Lew Urry (Energizer)在1949年 开发出小型碱性电池,由此迎来碱性电池时代。
 

  进入20世纪七十年代以后,电池技术受能源危机的影响,逐步往物理电源方向发展,除了1954年就出现了的太阳能电池技术持续进步外,锂电池和镍氢电池也逐步被发明和商业应用,如我国在1987年实现锂电池的商业化生产,1995年镍氢电池商业化生产初具规模。
 

  电池技术的未来将走向哪里?
 

  进入21世纪以后,许多国家都开始制定中长期的太阳能开发计划,如美国的国家光伏计划、日本的阳光计划以及中国的西部省区无电乡通电计划,太阳能应用技术会从单晶硅和高级器件、薄膜光伏技术、PVMaT、光伏组件以及系统性能和工程、光伏应用和市场开发等5个领域逐步深入。
 

  为此,太阳能电池技术也取得了长足的进步,其一体现在硅太阳能电池的进步,它分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种,当前单晶硅太阳能技最为成熟,但是由于单晶硅成本价格高,会逐步被多晶硅薄膜太阳能电池取代,不过最有前途的还是非晶硅薄膜太阳能电池;其二,纳米晶太阳能电池正逐步走入人们的视野,它以极低的制作成本和简单的工艺,却能收获稳定的性能,其制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到20年以上。
 

  动力电池的出现,新能源洁能能为大势所趋,电池技术正在往新材料和清洁能源的方向发展,也取得重大的突破,但是在商业应用上却很少,其主要原因在于不能兑现低成本和多容量的承诺,因此,当前电动汽车用蓄电池研究仍集中在锂电池,其次为铅酸电池、镍氢电池和钠电池,日本和美国在电动汽车用蓄电池及其管理系统专利申请数量居全球前两位。
 

  尤其是特斯拉和松下的密切合作,并没有刻意改变电池的材料,即采用的依旧是锂电池,仅仅通过提升效率和改进生产,就能根据汽车需求进行电池优化,这说明制造业与工程技术密切结合,是促进电池技术商业化应用一条可用途径。但是锂电池的进步空间有限,生产费用也很高昂,锂电池的使用以及回收会带来一定环境污染,再加上锂矿在全球分布不均,如电动汽车都采用锂电池,依旧会出现受制于产锂国的情况,这与燃油车现状如出一辙。
 

  因此,据业内人士称,未来电动汽车用蓄电池还是需要往新材料和清洁能源方向发展,如太阳能、风能、水能、硅材料、纳米晶等,才是一劳永逸解决电池高成本、环境污染和能源危机的最佳途径。