新能源汽車畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　面對全球日益嚴(yán)峻的能源形勢和環(huán)保壓力，近年來，世界主要汽車生產(chǎn)國都把新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為提高汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、保持經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于起步階段，當(dāng)前面臨的發(fā)展現(xiàn)狀主要是資金、人才均有較大缺口；市場宣傳力度還不夠；新能源汽車的技術(shù)還未取得全面突破；政策的扶持力度上也不夠細(xì)化。面對這些問題還

2、需要政府企業(yè)提出相關(guān)的發(fā)展對策，進(jìn)一步完善新能源汽車技術(shù)消費市場環(huán)境。我國作為能源消耗大國，發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是低碳經(jīng)濟(jì)時代必然的選擇。同時，新能源汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將是汽車行業(yè)的新向?qū)А?lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：新能源汽車； 鋰電池技術(shù)；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　本科生畢業(yè)

3、論文</b></p><p>　　題 目：汽車新能源之鋰電池技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　專業(yè)代碼： 汽車服務(wù)工程 </p><p>　　作者姓名： 張志明 </p><p>　　學(xué) 號： 2009401143 </p>

4、<p>　　單 位： 汽車與交通工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 屈鵬 </p><p>　　2013年 5月 20日</p><p>　　汽車新能源之鋰電池技術(shù)應(yīng)用</p><p><b>　　前言</b></p>

5、<p>　　目前，各國能源消費依然嚴(yán)重依賴石油，而石油儲量有限的事實向全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。自2006年起，中國取代日本成為僅次于美國的世界第二大新車消費市場。中國能源問題已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，并成為中國能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。汽車能源消耗不僅是造成全球石油短缺的主要原因，也是環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的重要原因。目前有80％以上的一氧化碳、40％以上的氮氧化物以及20％～30％的城市顆粒污染物，均來自于機(jī)動

6、車尾氣的排放。環(huán)境污染的問題越來越引起我國的重視，實現(xiàn)交通能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、發(fā)展新能源汽車將是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向[1]。</p><p>　　歐、美、日各國把發(fā)展新能源汽車作為解決目前能源短缺的重要途徑，但在不同時期的新能源汽車技術(shù)路徑是不同的。總的來看，新能源汽車發(fā)展趨勢可歸納為：能源逐漸由化石燃料向可再生、低排放甚至零排放的能源形式過渡是基本趨勢，電能、生物燃料和氫能將是汽車能源的最終解決方案。但在電

7、能、生物燃料和氫能最終替代化石燃料前，汽車能源呈現(xiàn)多元化局面。新能源汽車技術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的的局面，先進(jìn)汽油車、先進(jìn)柴油車、混合動力汽車、純電動汽車、天燃?xì)馄?、醇類燃料汽車、燃料電池汽車都將占?jù)一定的市場份額。</p><p>　　但是由于目前汽車新能源汽車技術(shù)繁多，每個國家在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展方向有所不同。本課題以此為出發(fā)點，著重分析目前市場上的新能源汽車之中的鋰電池技術(shù)的應(yīng)用。然而,電動汽車由于目前在電

8、池技術(shù)上存在著續(xù)航能力不足，充電時間過長等問題。通過分析本課題最終提出解決這一問題的主要方案就是加快充電站的建設(shè)，并且充電站建設(shè)將是以更換電池為主，整車充電為輔的運(yùn)營模式。</p><p><b>　　鋰電池簡介</b></p><p><b>　　鋰電池的產(chǎn)生</b></p><p>　　自從1958年美國加州大學(xué)的一位

9、研究生提出了鋰,鈉等活潑金屬做電池負(fù)極的設(shè)想后,人類開始了對鋰電池的研究.而從1971年日本松下公司的福田雅太郎發(fā)明鋰氟化碳電池并使鋰電池實現(xiàn)應(yīng)用化、商品化開始,鋰電池便以其比能量高,電池電壓高,工作溫度范圍寬,儲存壽命長等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中,如移動電話,便攜式計算機(jī),攝像機(jī),照相機(jī)等。近年來更是在新能源汽車中得到進(jìn)一步的應(yīng)用。</p><p><b>　　電池的簡鋰單介紹</b

10、></p><p>　　鋰電池是一類以金屬鋰或含鋰物質(zhì)作負(fù)極的化學(xué)電源的總稱.由于鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)值較大(相對標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位為-3.05V)而且理論比容量[2]高達(dá)3.88Ah/g.因此,與常規(guī)電池相比,具有電壓高(3V左右),比能量大（200-450Wh/kg)，可反復(fù)充放電（5000次以上），無記憶效應(yīng)，無污染，工作環(huán)境寬等特點.已實用化的鋰電池有Li-MnO2，Li—I2,Li-CuO,Li-SOC

11、l2,Li-(CFx)n,Li-SO2,Li-Ag2CrO4等.而當(dāng)這里的鋰電極用碳代替時,便成了最新式的鋰離子蓄電池.鋰離子電池的研究始于20世紀(jì)80年代.1990年日本Nagoura等人研制成以石油焦為負(fù)極,以LiCoO2為正極的鋰離子電 池:LiC6|LiClO4-PC+EC|LiCoO2. 同年.Moli和sony兩大電池公司宣稱將推出以碳為負(fù)極的鋰離子電池.1991年,日本索尼能源技術(shù)公司與電池部聯(lián)合開發(fā)了一種以聚糖醇熱解碳(

12、PFA)為負(fù)極的鋰離子電池.1993年,美國Bellcore(貝爾電訊公司)首先報道了采用PVDF工藝制造成聚合物鋰離子電池(PLIB)。發(fā)展到今天性能有了極大地提高，被廣泛</p><p>　　鋰離子電池的工作原理 </p><p>　　所謂鋰離子電池實際上是一種鋰離子濃度差電池，正負(fù)兩極由兩種鋰離子嵌入化合物組成。充電時，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧

13、鋰態(tài)，同時電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡，放電時則相反，鋰離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極（這種循環(huán)被形象的稱為搖椅式機(jī)制）。在正常的充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物層間嵌入嵌出，因為過渡金屬氧化物L(fēng)iCoO2、LiNiO2中低自旋配合物多，晶格體積小，在鋰離子嵌入脫嵌時，晶格膨脹收縮性小，結(jié)晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此循環(huán)性能好，而且充放電過程中，負(fù)極材料化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變，因此從充放電反應(yīng)的可逆性看鋰

14、離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆過程。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的，獨特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。◎當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時反之。這就需要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4?！蜃鳛樨?fù)極的材料則選擇電位盡可能接</p><

15、;p><b>　　鋰離子電池的應(yīng)用</b></p><p>　　鋰離子電池的一個應(yīng)用方向是電動汽車.進(jìn)入20世紀(jì)80年代,由于工業(yè)的發(fā)展,汽車產(chǎn)量巨增,大氣污染成分的63%來自燃油汽車,為了根治汽車尾氣對環(huán)境造成的污染,電動汽車及電動汽用電池的開發(fā)研究已經(jīng)國內(nèi)外汽車行業(yè)發(fā)展的新熱點,而目前電動汽車商品化的難題主要是電池性能滿足不了要求,而且價格高,體積大,質(zhì)量大,而鋰離子電池由于具有比

16、能量高,自放電小,循環(huán)壽命長,無記憶效應(yīng)和對環(huán)境污染小等優(yōu)點,成功晉級為“實現(xiàn)中期目標(biāo)的電動汽車動力電池”之一。目前,在鋰離子動力電池研究方面領(lǐng)先的廠商有日本Song、德國Va r t a和法國Saft。而未來，具更高能量的聚合物鋰離子電池（PLIB）將成為遠(yuǎn)期目標(biāo)的電動車用鋰離子電池。</p><p>　　制約電動汽車發(fā)展的鋰電池四大技術(shù)難題</p><p>　　目前由于電動汽車的制造成

17、本太高，國家正在對電動汽車進(jìn)行高額補(bǔ)貼。電動汽車的成本之所以很高，最主要的原因在于鋰電池的成本過高，其成本超過了整車的三分之一。然而，鋰電池成本高的原因還與其涉及的化工材料密切相關(guān)。</p><p><b>　　一、正極材料</b></p><p>　　鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料及磷酸鐵鋰等。其中，磷酸鐵鋰由于具有另外幾種材料所不具備的循環(huán)壽

18、命、安全和材料成本方面的潛在優(yōu)勢，而被業(yè)界看作理想的正極材料。目前存在的問題，一是主要原料電子級碳酸鋰（碳酸鋰含量在99.5%以上）大部分來自進(jìn)口，二是磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)也來自國外。</p><p>　　據(jù)了解，電子極碳酸鋰可由鋰礦石或鹽湖中提取出碳酸鋰再提純而來。我國鋰資源居世界第二，但由于技術(shù)問題，國內(nèi)礦石提取碳酸鋰再提純?yōu)殡娮訕O碳酸鋰的產(chǎn)量很低。鹽湖提取電子級碳酸鋰目前還沒有產(chǎn)品問世。所以只能從國外大量進(jìn)口電

19、子級碳酸鋰。因為進(jìn)口量大，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)基本沒有定價權(quán)，完全由國外廠商說了算。</p><p>　　在技術(shù)上，我國磷酸鐵鋰發(fā)展本來與國際基本同步，但國內(nèi)尚未誕生真正的領(lǐng)軍企業(yè)，行業(yè)缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。目前，國際上在磷酸鐵鋰電池行業(yè)處于領(lǐng)先地位的企業(yè)主要有3家，分別是美國的高博（A123）公司和威能（Valence）公司以及加拿大的佛斯泰克（Phostech）公司。磷酸鐵鋰技術(shù)在國外被看作戰(zhàn)略性技術(shù)，美國、加拿大等政府

20、為此不惜以國家的力量參與技術(shù)壁壘的建立。</p><p>　　在磷酸鐵鋰材料領(lǐng)域，有兩大核心技術(shù)專利，其中一個是包敷碳技術(shù)，另一個是碳熱還原技術(shù)。前者由加拿大佛斯泰克公司擁有獨家使用權(quán)，并且已經(jīng)在我國申請專利。后者的專利權(quán)由美國高博公司所有，目前尚未在我國申請專利，但是該公司現(xiàn)已在蘇州成立了2家公司，分別負(fù)責(zé)磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)和電池制造。磷酸鐵鋰電池方面的核心專利被幾家外國公司掌握，外國公司專利轉(zhuǎn)讓至中國企業(yè)將會

21、面臨高昂的專利許可費，對該產(chǎn)業(yè)構(gòu)成巨大的潛在威脅。</p><p>　　要想擺脫在產(chǎn)業(yè)鏈中低端、被動的地位，就要從三方面努力：一是通過技術(shù)研發(fā)從而加快國內(nèi)磷酸鐵鋰專利申請。二是圍繞國外企業(yè)的核心專利在外圍進(jìn)行布局。三是加強(qiáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計、電池組合控制方面的研究。二、電解液</p><p>　　電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一

22、般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。</p><p>　　鋰電池主要使用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險，日本和美國已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險，適用性強(qiáng)，特別是用六氟磷酸鋰制成的電池，除上述優(yōu)點外，將來廢棄電池的處理工作相對簡單，對生態(tài)環(huán)境友好，因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。<

23、;/p><p>　　目前電解液配套基本已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但軟肋是占電解液成本約一半的電解質(zhì)六氟磷酸鋰，國內(nèi)基本沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)。</p><p>　　目前六氟磷酸鋰市場被幾家日本企業(yè)如關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、蘇特瑞克秘法（SUTERAKEMIFA）、森田化學(xué)等壟斷。全球六氟磷酸鋰產(chǎn)能在4000噸/年左右。日本這3家廠商其產(chǎn)能在3430噸/年，占全球產(chǎn)能的85%左右。我國天津金牛電源材料有限責(zé)任公司目前的產(chǎn)

24、能只有250噸/年，并且不對外出售。國內(nèi)電解液生產(chǎn)廠家所用的六氟磷酸鋰主要從日本和德國進(jìn)口。</p><p>　　出現(xiàn)這一狀況的的主要原因是六氟磷酸鋰的技術(shù)門檻相當(dāng)高。六氟磷酸鋰要求純度高、水分低，但由于產(chǎn)品本身極易吸潮分解，因此生產(chǎn)難度極大，對原料及設(shè)備要求苛刻，屬于典型的高科技、高危生產(chǎn)環(huán)境、高難生產(chǎn)的‘三高’技術(shù)產(chǎn)品。六氟磷酸鋰的三大主要原料是五氯化磷、無水氫氟酸和氟化鋰，其中又以后兩者的生產(chǎn)難度最大，需要

25、國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上取得突破。　</p><p><b>　　三、隔膜</b></p><p>　　隔膜在鋰電池中起著防止正、負(fù)極短路的作用，并在鋰電池充放電過程中提供鋰離子運(yùn)輸通道。簡而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的20%～30%。而目前我國80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)

26、口。</p><p>　　隔膜技術(shù)含量高的原因在于它的造孔工藝難度大。目前國際上隔膜的主流產(chǎn)品是經(jīng)橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯（PP）納米微孔膜、單層聚乙烯（PE）納米微孔膜、PP/PE/PP三層復(fù)合納米微孔膜等類型。以雙向精密拉伸法來生產(chǎn)PE、PP隔膜，是一個多步驟、復(fù)雜而精密的加工過程，包括吹塑、流延制膜、連續(xù)精密拉伸等多個重要環(huán)節(jié)。國產(chǎn)隔膜在厚度的均勻度和孔的均勻度上與國外存在很大差距。目前國際和國內(nèi)市場

27、基本被幾家實力強(qiáng)大的國外廠商掌控，如美國的卡爾格德（Celgard）、恩特凱（Entek），日本的旭化成、東燃等。</p><p>　　國內(nèi)許多企業(yè)都在嘗試突破國外技術(shù)壁壘，開發(fā)鋰電池隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下3個方面：一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專利基本被美國和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)；二是國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時往往

28、能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時產(chǎn)品的一致性較差；三是我國在新工藝、新方法的研究方面與國際同步，但新的工藝往往對設(shè)備和工藝過程控制要求較高，我國的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　盡管難度大，但是國產(chǎn)隔膜已經(jīng)開始起步?，F(xiàn)在國內(nèi)一些企業(yè)在國產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已

29、生產(chǎn)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場，還需要膜技術(shù)的進(jìn)一步成熟。</p><p>　　隨著新能源汽車的逐漸推廣，到2012年，預(yù)計新能源汽車將令鋰電池隔膜的需求量翻10倍。解決了隔膜的國產(chǎn)化問題，不僅對鋰電池行業(yè)，對整個電動汽車行業(yè)發(fā)展都將具有革命性的意義。</p><p><b>　　四、負(fù)極</b></p><p&g

30、t;　　負(fù)極材料技術(shù)含量比較低，一般用石墨做負(fù)極，是國內(nèi)鋰離子電池四大關(guān)鍵組件中唯一實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料。</p><p>　　國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)含量低的領(lǐng)域，做得頗有成就。深圳貝特瑞新能源材料有限責(zé)任公司、上海杉杉科技有限公司等已經(jīng)躋身世界級公司。其中，深圳貝特瑞市場占有率已居全球第二。客戶包括松下、三星、日立、比亞迪等130多家廠商。</p><p>　　但是，石墨負(fù)極材料雖成功商品化，可由于

31、碳作為負(fù)極總是存在一些難以克服的弱點，未來肯定要被非碳材料取代。因為石墨在電解液中會形成鈍化膜，該膜雖可傳遞鋰離子，但會引起能量的損耗。而且當(dāng)電池過充電時，石墨負(fù)極表面會析出金屬鋰從而引起電池短路。隨著溫度的升高，嵌鋰狀態(tài)下的石墨負(fù)極將首先與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)，有可能會生成易燃?xì)怏w，發(fā)生燃燒。所以石墨不是最理想的負(fù)極材料，尋找性能更為良好的非碳負(fù)極材料是鋰離子電池研究的重要課題。</p><p>　　盡管當(dāng)前人們

32、正在廣泛研究了各種非碳負(fù)極材料，特別是近年來納米結(jié)構(gòu)的非碳負(fù)極材料（如錫的復(fù)合氧化物、鈦氧化合物及鈦酸鹽類化合物等）受到越來越多的鋰電工作者的關(guān)注，但是這些材料還有許多問題沒有解決，仍然無法大量應(yīng)用，還需要生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)。</p><p>　　4 電動汽車應(yīng)用的解決方式</p><p>　　目前解決電動汽車電池續(xù)航時間短的方法是加快充電站以及換電站的建設(shè),只有將這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善才

33、能彌補(bǔ)目前電池技術(shù)的不足。</p><p>　　在我國，電動汽車充電站的業(yè)務(wù)才剛剛起步，運(yùn)營模式還沒形成，各個相關(guān)的利益群體對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的傾向也不盡相同。根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動汽車充電站的運(yùn)營模式基本上可以分為“整車充電”與“電池更換”兩種模式。</p><p>　　4.1 整車充電模式 </p><p>　　整車充電模式是很多國家研究試驗的重點，這種模式把電

34、池與車輛作為一個整體來考慮，其規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵是能夠研制生產(chǎn)出“容量大、成本低、充電快、壽命長”的電池產(chǎn)品，在便捷性上滿足用戶的需求，具體又包括常規(guī)充電和快速充電兩種類型。 </p><p>　　4.1.1 常規(guī)充電 </p><p><b>　　1、每天都充電</b></p><p>　　即使您的電動車鋰電池充一次電可以使用2到3天，還是建

35、議您每天都充電。因為使用后的鋰電池處于淺循環(huán)狀態(tài)，每天都充電會使電動車鋰電池的壽命延長。　2、及時充電</p><p>　　因為鋰電池在放電以后，會進(jìn)入硫化過程，如果及時充電，就可以清除不嚴(yán)重的硫化。所以，鋰電池在使用完了以后要盡早的充電，盡可能使電池電量處于飽滿狀態(tài)。</p><p><b>　　3、定期深放電</b></p><p>　　電

36、池定期進(jìn)行一次深放電也有利于"活化"電池，可以略微提升電池的容量。一般的方法是，定期對電池進(jìn)行一次完全放電。</p><p>　　完全放電的方法是在平坦路面正常負(fù)荷的條件下騎車到第一次欠壓保護(hù)。</p><p>　　電池在第一次欠壓保護(hù)以后，電池經(jīng)過一段時間以后，等電壓又恢復(fù)到非欠壓狀態(tài)，這時對電池進(jìn)行完全充電，會對電池容量有所提升。</p><p&

37、gt;　　需要注意的是，在鋰電池第一次欠壓保護(hù)的時候，切記不要使用電池，這時候?qū)︿囯姵氐膫κ呛艽蟮摹?lt;/p><p>　　4、盡量使用原裝的充電器</p><p>　　一般，各個制造商的充電器一般都有個性化需求，在沒有把握的時候不要隨意更換充電器。另外，不要去掉控制器的限速，去掉控制器的限速后，雖然可以提高一些車的速度，但會降低電池的使用壽命。</p><p>　

38、　這種充電方式通常適用于：設(shè)計電動汽車的續(xù)駛里程盡可能大，需滿足車輛一天運(yùn)營需要，僅僅利用晚問停運(yùn)時間充電。現(xiàn)階段技術(shù)條件下，電池的續(xù)駛里程大約為200km，像私家車、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車、企業(yè)商務(wù)車等車輛日均行駛里程都在電池的續(xù)駛里程范圍之內(nèi)，均可采用常規(guī)充電的方式，而且這種充電方式能更好的延長鋰電池的使用壽命。</p><p>　　4.1.2 快速充電 </p><p>　　快速充電又稱應(yīng)急充電

39、，是以較大電流短時間在電動汽車停車的20min至2h內(nèi)(具體的充電時間由電動汽車動力電池的接收能力而定)，為其提供短時充電服務(wù)，一般充電電流為150~400A。充電時問短；充電電池壽命長(可充電2000次以上)；沒有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充70％~80％的電；由于充電在短時問內(nèi)(約為10～15min)就能使電池儲電量達(dá)到80％~90％，與加油時間相仿，使電動汽車使用起來非常方便。這種充電方式適用情況為：電動汽車的日

40、平均里程大于電池的續(xù)駛里程即200km，即在車輛運(yùn)行的間隙進(jìn)行快速補(bǔ)充電，來滿足運(yùn)營需要；比如公交車、出租車等車輛它們的日平均行駛里程在300km左右，則還有100km左右的電量需要在峰、平時段通過快速充電的方式進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來進(jìn)行能量的補(bǔ)給。 </p><p>　　4.2 更換電池模式 </p><p>　　更換電池模式也稱租賃電池模式，是一種把車輛與電池分開考

41、慮的思路。用戶只購買汽車，由專門的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購買、租賃、充電、快速更換及管理?？梢宰層脩粝瘛捌嚰佑汀币粯臃奖愕氐玫侥茉垂┙o。它的運(yùn)營模式是通過各個電池更換站集中對標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動汽車用戶需要補(bǔ)充能源時，可以非常方便地到任意一個更換站更換充好的電池。電池更換站的運(yùn)用模式可以分為以下幾點。</p><p>　　4.2.1 電池租賃</p><p>　　能源供給企業(yè)購買電池后

42、通過向中間運(yùn)營商(建站企業(yè))支付一定的建站費用來進(jìn)行更換站的建設(shè)。電動汽車用戶在購買“裸車”后，去電池更換站辦理相應(yīng)的“租賃手續(xù)”及交一定的租金就能使電動汽車投入使用。租賃的手續(xù)及租金由相關(guān)部門協(xié)商而定，對于租金可以肯定的是，因為換給消費者的是一塊充滿電的電池，加上一些其它成本，租賃電池的價格肯定要比消費者自己在家充電貴，但是絕對遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的費用。用戶在電池的使用過程中不僅要交租金，每次更換電池時根據(jù)電池電量的消耗情況用戶還要向電池更

43、換站交納相應(yīng)的所用電費。 </p><p>　　4.2.2 電池的快速更換 </p><p>　　為了使得更換更加快捷，需要更換電池的車輛進(jìn)站之前應(yīng)向站臺提出電池更換請求，以便站臺調(diào)度安排停車位置、通知電池更換庫準(zhǔn)備整車更換電池并運(yùn)至更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。當(dāng)車輛進(jìn)站后，根據(jù)調(diào)度指令將車開到更換電池區(qū)準(zhǔn)確位置，準(zhǔn)備更換電池。</p><p>　　4.2.3 電池

44、的維護(hù) </p><p>　　當(dāng)電池在使用過程中，個體電池的容量會出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。這樣在電池串聯(lián)充電時，只要有一只電池的充電電壓達(dá)到最高限制電壓，就要立即停止充電，而此時電壓較低的個體電池還處于欠充狀態(tài)；反過來在電動汽車行駛過程中，只要有一只電池的電壓下降到最低限制電壓，就要斷開動力電池停止放電，而此時電壓較高的個體電池容量不能充分利用[。這樣長期循環(huán)使用下去，電動汽車動力電池的容量會越來越不均衡，一次充滿

45、電的行駛里程會大大降低。為充分利用鋰離子動力電池的儲能效率，降低使用成本，充電站建設(shè)需要設(shè)置電池容量測試與充放電維護(hù)設(shè)備，當(dāng)電動汽車動力電池的容量明顯出現(xiàn)下降時，利用該設(shè)備可以對單個電池進(jìn)行容量測試，并對容量落后的電池進(jìn)行多次的充放電操作，使其活性物質(zhì)充分激活，容量得到恢復(fù)。</p><p>　　5 未來電動汽車充電站的發(fā)展方向</p><p>　　電動汽車充電站的運(yùn)營究競選取哪種模式，應(yīng)

46、圍繞“快速、健康、高效地推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及普及”這一核心目標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢和現(xiàn)實條件進(jìn)行綜合考量。最主要包括以下三個方面：</p><p>　　5.1 整車充電中的慢速充電方式可以充分利用</p><p>　　低谷電力充電，電費相對降低，但是充電時間過長使車輛的使用十分不便；快速充電方式下充電時間短易于車輛的使用，但是充電費用較高，且會大大縮短電池的使用壽命。換電池模式單純的租賃

47、費和電費支出可能比整車充電模式有一定幅度增加，但是由于節(jié)省購買電池的費用，如果政策和管理到位，理論上車輛整個生命時期的運(yùn)營費用會顯著低于整車充電模式，且換電池模式的靈活性、方便性都相對較好[11]。</p><p>　　5.2 換電池模式屬于能源新物流模式 </p><p>　　換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)模化采購與集約化管理，能夠顯著降低總運(yùn)營成

48、本。能源供給企業(yè)作為一個相對獨立的中間運(yùn)營商，有利于政府施加更具針對性的扶持和優(yōu)惠政策，如電價政策、購買電池補(bǔ)貼政策等，容易建立起清晰的財務(wù)盈利模式，比單純提供充電服務(wù)可獲得更高的經(jīng)濟(jì)回報，具有更大的發(fā)展空間。</p><p>　　5.3 整車充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問題突出</p><p>　　換電池模式集中充電便于統(tǒng)一調(diào)度、管理和監(jiān)控，能夠最大程度發(fā)揮削峰填谷作用，提高電

49、力系統(tǒng)負(fù)荷率，最大限度減少諧波污染等對電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力資源的優(yōu)化利用[12]。</p><p>　　綜上所述，換電池模式具有更突出的優(yōu)勢和更廣闊的發(fā)展前景。考慮到差異化需求和特殊情況下電能補(bǔ)給的需要，以更換電池為主、整車充電為輔的運(yùn)營模式將成為我國電動汽車充電站未來發(fā)展的主流模式。 </p><p><b>　　結(jié)論</b></p

50、><p>　　在全球汽車交通能源面臨重大挑戰(zhàn)的21世紀(jì)，我國汽車工業(yè)唯有堅持節(jié)能降耗和開發(fā)新能源并舉的雙重戰(zhàn)略舉措：一方面發(fā)展節(jié)能汽車，以解決現(xiàn)階段產(chǎn)</p><p>　　業(yè)發(fā)展、能源安全和節(jié)能環(huán)保問題；另一方面大力發(fā)展新能源汽車，實現(xiàn)車用能源多元化，才能促進(jìn)汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障我國汽車工業(yè)逐步走向世界</p><p><b>　　前沿。</b&g