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锂电池应用电动汽车的挑战
2018-08-17 17:11:21· 来源：洞云书屋
目前对电动车电池的需求很小，但预计增长很快。2009，HEV和PHEV电池的全球市场估计为13亿美元（BCC研究，2010）。到2020年底，电动汽车用先进电池的全球市场预计将达到250亿美元，相当于当今消费电子产品的整个锂离子电池市场的三倍（波士顿咨询集团，2010）。
全球市场
目前对电动车电池的需求很小，但预计增长很快。2009，HEV和PHEV电池的全球市场估计为13亿美元（BCC研究，2010）。到2020年底，电动汽车用先进电池的全球市场预计将达到250亿美元，相当于当今消费电子产品的整个锂离子电池市场的三倍（波士顿咨询集团，2010）。
中国，日本，韩国，法国，和美国主要的锂离子电池生产混合动力和电动汽车的应用。然而，由于几个因素，包括现有的电子工业，亚洲声称在锂离子电池制造压倒性的市场份额（见图6饼图）。2007，日本拥有57%的市场份额，韩国17%，中国13%，（METI，2010）。
技术和成本挑战
锂离子电池目前的电池性能不足以广泛应用于混合动力汽车、PHEV和电动汽车。除了必要的能量和功率密度增加（性能）之外，还需要在耐久性、安全性和成本方面进行其他改进。
耐久性：PHEVs和EVS的电池需要具有可靠的耐久性，以保持更长的寿命。汽车制造商的目标是开发具有五年或100000公里行车距离的锂离子电池。锂离子电池的深循环使电池容量迅速下降，但在电池能量几乎耗尽后，PHEVs和EV将被充电。此外，锂离子电池的功率在寒冷的天气下会降低。为了在寒冷地区使用电动车辆，需要进一步的技术开发来克服这个问题。
安全性：锂离子电池容易短路和过充电。铅酸、镍镉、镍氢电池因其能量容量低，使用易燃电解液，即使在短路和过充电后也能安全运行。然而，当锂离子电池短路时，产生高的电流量，并且电池温度在几秒内增加到几百度，加热相邻的电池并导致整个电池燃烧反应。当锂离子电池无意中被过度充电时，阳极和阴极的化学结构被破坏，一些锂离子形成雪花状的锂金属矿床，称为“树枝状”，这会导致电池短路，或者在更坏的情况下，使电池失效起火。
金属锂中的杂质也会污染电池并导致形成“树枝状”，可能导致短路和爆炸。为了防止过充电，锂离子电池必须以非常精确的电压控制系统作为电池组出售。换句话说，电池单元不能简单地安装到给定的电子应用程序中。尽管锂电池有许多安全措施，但应用到车辆需进一步的安全措施。
成本：车辆使用的锂离子电池高成本是一个关键问题。根据车辆使用的电池的最新估计，锂离子的成本是铅酸的四到八倍，是镍氢成本的四倍。然而，锂电池的成本预计会显著下降，因为电池将被越来越多地应用于许多应用中，例如不间断电源（UPS）、叉车、消费电子和备用电源。随着市场的发展和生产规模的扩大，制造商将能够得益于规模经济。
目前对电动车电池的需求很小，但预计增长很快。2009，HEV和PHEV电池的全球市场估计为13亿美元（BCC研究，2010）。到2020年底，电动汽车用先进电池的全球市场预计将达到250亿美元，相当于当今消费电子产品的整个锂离子电池市场的三倍（波士顿咨询集团，2010）。
中国，日本，韩国，法国，和美国主要的锂离子电池生产混合动力和电动汽车的应用。然而，由于几个因素，包括现有的电子工业，亚洲声称在锂离子电池制造压倒性的市场份额（见图6饼图）。2007，日本拥有57%的市场份额，韩国17%，中国13%，（METI，2010）。
技术和成本挑战
锂离子电池目前的电池性能不足以广泛应用于混合动力汽车、PHEV和电动汽车。除了必要的能量和功率密度增加（性能）之外，还需要在耐久性、安全性和成本方面进行其他改进。
耐久性：PHEVs和EVS的电池需要具有可靠的耐久性，以保持更长的寿命。汽车制造商的目标是开发具有五年或100000公里行车距离的锂离子电池。锂离子电池的深循环使电池容量迅速下降，但在电池能量几乎耗尽后，PHEVs和EV将被充电。此外，锂离子电池的功率在寒冷的天气下会降低。为了在寒冷地区使用电动车辆，需要进一步的技术开发来克服这个问题。
安全性：锂离子电池容易短路和过充电。铅酸、镍镉、镍氢电池因其能量容量低，使用易燃电解液，即使在短路和过充电后也能安全运行。然而，当锂离子电池短路时，产生高的电流量，并且电池温度在几秒内增加到几百度，加热相邻的电池并导致整个电池燃烧反应。当锂离子电池无意中被过度充电时，阳极和阴极的化学结构被破坏，一些锂离子形成雪花状的锂金属矿床，称为“树枝状”，这会导致电池短路，或者在更坏的情况下，使电池失效起火。
金属锂中的杂质也会污染电池并导致形成“树枝状”，可能导致短路和爆炸。为了防止过充电，锂离子电池必须以非常精确的电压控制系统作为电池组出售。换句话说，电池单元不能简单地安装到给定的电子应用程序中。尽管锂电池有许多安全措施，但应用到车辆需进一步的安全措施。
成本：车辆使用的锂离子电池高成本是一个关键问题。根据车辆使用的电池的最新估计，锂离子的成本是铅酸的四到八倍，是镍氢成本的四倍。然而，锂电池的成本预计会显著下降，因为电池将被越来越多地应用于许多应用中，例如不间断电源（UPS）、叉车、消费电子和备用电源。随着市场的发展和生产规模的扩大，制造商将能够得益于规模经济。
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