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一、新能源汽車的發展背景

電動汽車最早出現於1837年,但是由於當時相關技術不夠發達,電動汽車並沒有得到較好的發展。1996年,通用汽車公司利用鉛酸汽車動力電池技術對電動汽車進行研發與生產,但效果不佳,並沒有得到當時民眾的認可。在之後的時間裡鎳氫汽車動力電池受到研究人員的高度關注,並在電動汽車中得到較為廣泛的應用,直到2006年鋰離子汽車動力電池的研發將電動汽車推到新一輪的高潮,加上環境意識的提升與能源緊缺的危機提供給電動汽車發展的歷史契機。

二、新能源汽車的發展現狀

(一)新能源汽車動力電池的種類

1.鉛酸蓄汽車動力電池

鉛酸蓄汽車動力電池最早出現在1859年,其主要是由氧化鉛、硫酸水溶液及海綿鉛組成的。鉛酸蓄汽車動力電池在實際生活中應用較為普遍,在傳統汽車中發揮著不可替代的作用,而且鉛酸蓄汽車動力電池生產工藝相對簡單,資金投入較少,在市場競爭中佔據有利地位,在觀光車、短途車等交通工具中應用較為頻繁。但是,鉛酸蓄汽車動力電池自身也存在一些不足,由於鉛酸電池自身結構及材料的特性,鉛酸電池在充電及放電過程中會受到一定的損壞。使用鉛酸蓄電池作為汽車動力電池時,其容量較小而且使用壽命較短,會給使用人員帶來不必要的麻煩,造成不必要的資金浪費。

2.鎳氫汽車動力電池

鎳氫汽車動力電池在電動汽車中的應用較多,相比其他汽車動力電池有自身獨特的優勢,其在工作過程中不會生成對環境有害的物質,而且使用壽命相對較長。鎳氫汽車動力電池的陰極是釩、鎳等合金,陽極則是氫氧化鎳,鎳氫汽車動力電池的效能遠遠優於鉛酸汽車動力電池,能夠為電動汽車提供穩定可靠的電力資源。然而,鎳氫汽車動力電池也有自身的不足之處,其效能容易受到外界溫度的影響,在實際應用中具有一定的限制性,溫度過高或是過低都會影響鎳氫汽車動力電池的正常工作,進而對電動汽車的執行造成一定的干擾,有關人員不斷對電池系統進行大量的改進工作,從而提高鎳氫汽車動力電池的效能。

3.鋰離子汽車動力電池

鋰離子汽車動力電池的陽極是碳,陰極為二氧化錳酸鋰,將鋰鹽溶液作為電解液,體積相對較小,結構較為穩固。鋰離子汽車動力電池和鎳氫汽車動力電池相比所佔空間較小,使用時間較長,而且沒有記憶效應,有明顯的優勢。但是值得注意的是,鋰離子汽車動力電池技術在電動汽車中的應用還需一段時間的發展,雖說目前鋰離子汽車動力電池的產量也相對較少,相關技術還不夠成熟,但是可以確認的是鋰離子汽車動力電池在未來必將得到更廣泛的應用。

(二)新能源汽車存在的問題

1.續航問題

充放電迴圈壽命,也是衡量二次汽車動力電池效能的另一個重要引數。在一定的充放電條件下,在該汽車動力電池容量降至某一規定值之前,其所能夠耐受的週期次數(一個週期是指經過一次充放電迴圈),即為該二次汽車動力電池的充放電迴圈壽命。汽車動力電池效能的好壞取決於其充放電迴圈壽命的長短。常見的二次汽車動力電池中,鋰離子汽車動力電池算是目前效能最好的二次汽車動力電池,其充放電迴圈壽命也僅有600~1000次,而這明顯不能滿足消費者的需求。相比之下鎘鎳汽車動力電池的充放電迴圈壽命為500~800次,鉛酸汽車動力電池為200~500次,鋅銀汽車動力電池更短,只有100次左右。二次汽車動力電池的充放電迴圈壽命受溫度、充放電制式、放電深度等因素的影響。為了大大延長二次汽車動力電池的充放電迴圈壽命,一般可通過減小其放電深度(即“淺放電”),這裡的“放電深度”是指汽車動力電池輸出的容量佔額定容量的百分數。

2.充電問題

3.廢汽車動力電池處理問題

近些年來,由於新能源汽車發展迅猛,廢舊汽車動力電池回收成為新能源汽車發展道路上的另一大難題,主要是廢汽車動力電池的回收利用價值較低,再加上使用區域比較分散,絕大部分廢舊汽車動力電池被當作生活垃圾處理,另外,廢舊汽車動力電池的回收存在管理方面和淨化成本的問題,再生利用也存在一定的技術問題,以上因素造成廢汽車動力電池無法得到妥善處理的尷尬局面。前不久,英國和法國政府分別宣佈,計劃到2040年在本國停止銷售所有內燃機驅動的汽油車和柴油車。繼富豪之後,Aston Martin、林肯品牌也承諾從2019年起將只銷售電動或混合動力車型。不過,在這場電動汽車革命中,有一個核心問題亟待解決,那就是如何讓這些廢汽車動力電池得到安全可靠的妥善處理。有統計表明:截至2018年,全球範圍內電動汽車保有量已超過200萬輛。據國際能源署測算,如果各國能遵循《巴黎氣候協定》中設定的目標進行,到2030年,全球電動車數量將達到1.4億輛。而加拿大汽車動力電池回收初創公司LiCycle執行長Ajay Kochhar認為,電動汽車井噴式發展可能會在這13年間產生1100萬噸需要回收的廢舊鋰汽車動力電池。就歐盟範圍來看,目前僅有5%的鋰汽車動力電池得到了回收,隨之而來的是相應的環境代價。一方面,汽車動力電池在損壞時很可能會釋放出有毒氣體;另一方面,對自然界中有限的鋰、鈷等核心原材料的開採將導致水汙染、水資源損耗以及其他環境問題。另外,對廢汽車動力電池回收的企業也少之又少。自2006年以來,僅有比利時汽車動力電池回收巨頭優美科成為少數回收鋰離子汽車動力電池的幾家企業之一。之所以這類企業會這麼少,主要是因為廢汽車動力電池的處理成本太高,而且一旦處理不妥就會造成環境汙染,再者鋰離子汽車動力電池採用多種不同的化學工藝,這使進行標準化回收變得困難,因此很少有企業願意幹。

三、新能源汽車的未來發展

(一)新能源汽車動力發展趨勢

現在,汽車技術已然不夠成熟,油電混合動力汽車是一種折中的方案,儘管其被當作過渡產品,但是它一方面繼承了傳統汽車工業的基礎,另一方面也成為電動車技術發展的重要前提,故而混合動力汽車在當前的汽車行業發展中佔據十分重要的位置。混合動力電動汽車融合電動機和發動機各自的優勢,其可有效增強汽車行業發展的經濟性,同時也減少了廢氣的排放。與傳統的汽車相比,混合動力汽車具有良好的節能減排效果。然而未來純電動車發展已然成為主要趨勢,2015年世界純電車的產量與2014年相比增加了1倍,中國的純電動車產量大幅上升,是2014年的6倍。調查顯示,未來純電動汽車市場化的速度會明顯加快,2020—2030年將出現規模化發展的特徵。汽車的智慧化、車身的輕量化、動力清潔化和充電方式的便捷化也會成為純電動汽車發展的重要方向,同時在政策、需求和技術及價格因素的支援下,中國純電動汽車將取得顯著的發展。

(二)新能源汽車動力電池發展趨勢

就目前而言,鋰離子汽車動力電池相比所佔空間較小,使用時間較長,而且沒有記憶效應,有明顯的優勢。但是值得注意的是,鋰離子汽車動力電池要想大量應用到電動汽車上還需一段時間的發展。在完善鋰離子汽車動力電池的這段時間裡,鎳氫汽車動力電池相比其他汽車動力電池具有很大的優勢,其在工作過程中不會生成對環境有害的物質,而且使用壽命相對較長。鎳氫汽車動力電池的陰極是釩、鎳等合金,陽極則是氫氧化鎳,鎳氫汽車動力電池的效能遠遠優於鉛酸汽車動力電池,能夠為電動汽車提供穩定可靠的電力資源,可在油電混合動力汽車上廣泛應用,以此作為純電力汽車發展的過渡期。另外,值得一提的是燃料汽車具有較大的發展空間,也受到國外發達國家的高度重視,很多企業也投身於試驗開發當中。車載燃料汽車動力電池系統的成本顯著下降,其效能也可充分滿足整車的要求,燃料汽車將逐漸向商業化邁進。在燃料汽車動力電池發展中,優化燃料汽車動力電池的效能、降低燃料汽車動力電池的成本也成為其發展的關鍵要素。

總的來說,隨著社會需求和人們環境意識的提升,電動汽車的發展已然成為必然,而本文在前人的基礎上對新能源汽車的發展進行整理,相信在各界人士的共同努力下,電動汽車的未來一片光明,願祖國永遠繁華昌盛。

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