新能源汽车动力电池不同种类优劣势

一、铅酸电池

1、电池优劣

优势：发展技术比较成熟，性能稳定，安全性比较好，不会出大问题。

缺点：比能量、比功率和能量密度都很低，充放电次数少，以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及续航里程。

2、技术障碍

铅酸电池是目前所有蓄电池中，使用最广泛，技术最成熟的一种电池。铅酸电池主要应用于汽车、电动车、拖拉机、小型运输机和实验室中的电源。随着我国经济的高速发展，铅酸电池的用量将大大增加，从而废铅酸电池的产量也在不断的增加。由于废铅酸电池中含有很多可回收利用的资源，是再生铅工业的主要原料。

铅酸蓄电池的组成成分中含有铅、酸、锑、砷等有毒有害物质，能够直接或间接对环境和人体产生危害。当其作为商品进入流通、使用和报废处置等环节时，若使用或管理不当，必然对安全和环境产生影响。铅酸蓄电池的安全性主要是指铅蓄电池在运输或使用过程中是否会给人们的生产、生活造成危险，例如，铅蓄电池发生酸液外泄时可能产生的化学腐蚀，带电的蓄电池发生短路时，可能引起的着火危险等。

因而，为了消除或降低铅酸蓄电池在流通、使用等环节的危害，生产企业不仅有责任在铅酸电池的结构以及技术方面改进，更应对本企业产品的经销商和用户施加影响，以便采取更加有效的措施，最大程度的降低铅酸蓄电池对安全和环境的影响。

3、发展前景

目前我国铅酸蓄电池使用量第一位是动力电池市场，主要是电动自行车和电动三轮车市场；第二位是汽车市场；第三位是通信、不间断电源用蓄电池。未来铅酸蓄电池的主市场在新能源储能领域和新能源电动车领域，随着储能电站、智能电网以及低速电动车、混合动力车以及起停汽车的广泛应用，上述铅酸蓄电池优势会给铅酸蓄电池产业带来巨大的市场。

行业的整体布局已趋向大企业、大集团化发展，据铅酸蓄电池分会统计，目前我国共有430余家铅酸蓄电池生产企业，按数量分布排在前五的是江苏、广东、江西、浙江、山东。

铅酸蓄电池行业近几年经过国家环保核查、行业准入等审查工作，铅酸蓄电池行业环保状况发生了根本性的变化，治理废铅蓄电池回收和处理废铅污染已迫在眉睫。

二、镍氢电池

1、电池优劣

多用于混动车型，是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系，现有混合动力电池99%的市场份额为镍氢动力电池。

优势：能量密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无污染等。开着最安全。

缺点：性能好于铅酸电池，但是落后于铿电池。

2、技术障碍

镍氢电池是目前在HEV汽车领域中应用最为成熟的二次电池。但客观来看，镍氢电池也存在一些“掣肘”之处：提炼技术不够成熟，成本过高。还有一大隐患是一旦大面积推广，将来面临回收的难题。从长期看，镍氢电池将面对锂离子电池的强力挑战，但短期内，镍氢电池在即将到来的新能源时代仍然前景看好。

3、发展前景

综合考虑电池的可靠性、安全性、电池材料的资源与环境问题以及电池性能的发展趋势，确定镍氢电池是近期和中期电动车用首选动力电池。混合动力汽车（HEV）主要使用镍氢电池，极少量使用锂离子电池。因较为成熟的技术和较长时间的技术应用沉淀，不需要辅助基础设施、节能高效而具备优势，PHEV/EV仍然处于市场发展初期，更适合点对点的交通运输方案而不是乘用车。

混合动力汽车率先其他类型的新能源汽车实现产业化生产。2020年混动车全球年产量达到375万辆以上，保有量达1000万辆以上。车用镍氢动力电池还需300万套以上，按每台HEV用10Kg计算，2020年需储氢合金3万吨以上。

石油化能源供应趋紧，使得镍氢电池在新能源汽车、风电储能和太阳能储能等新兴领域具有巨大发展潜力，远景十分光明。在未来的几十年中，镍氢电池将持续保持巨大的应用空间。

三、锂电池

1、电池优劣

铿电池也是目前动力电池发展的主要方向。

优势：工作电压高(是镍镐电池氢-镍电池的3倍)；比能量大(可达165WH/kg，是氢镍电池的3倍)：体积小；质量轻；循环寿命长；自放电率低；无记忆效应；无污染等。

缺点：优势也是劣势，维护成本高，人为造成的安全隐患增加。

2、技术障碍

市场上多半使用的高容量锂电池由于化学成分的不同，在发生质量问题时，容易出现爆炸伤人事故。而相对安全的是镍氢和镍镉电池。锂元素过于活跃，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来经过改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成分，从而使锂电提高安全标准和高效。在锂电池发展过程中，因为采用的正负极材料及其配方不同，出现过爆炸、燃烧等不安全现象。主要是负极采用金属锂，经循环后产生枝晶，致使短路，出现燃烧爆炸；而正极材料采用钴酸锂或镍钴锂等，其化学活泼性较高，在石墨负极的配合下，一旦出现高温，容易发生爆炸燃烧。尽管实际发生的概率在十万分之一或百万分之一以上，但由于以手机及笔记本电脑等为主的电子消费品数量极大，使用范围极广，因此累计发生的安全事故绝对数量使人们感觉很多。由于这些电子消费品是人们日常生活相伴，不可或缺的用品，一旦发生安全问题，影响很大。锂离子电池的安全设计过分依赖其内部电子安全保护芯片，而没有设置必要的物理安全保护措施。在充电以及使用的过程中，一旦出现其安全保护芯片失效的故障，后果是不堪设想的，轻则出现电池内部气体积聚引起电池体涨鼓现象，重则可能因为发生电池内部短路等等异常而导致电池爆炸的悲剧发生。

3、发展前景

目前锂电池已经广泛应用于笔记本电脑、平板电脑、手机与移动电源等消费电子产品中，但发展势头最为强劲的还当属应用于新能源汽车领域的动力锂电池，锂电池领域投资兴起与新能源汽车的销售放量密切相关。目前绝大多数新能源汽车采用锂离子电池作为动力源，动力电池成本约为纯电动汽车成本的50%，随着新能源汽车不断在国内普及与推广，动力锂电池产业在新能源汽车的放量行情中获益良多。锂电池产业将迎来黄金发展的十年，但锂电池安全与续航问题有待进一步提高，这依赖于锂电池关键材料技术的发展。在此背景下，国家相继出台动力电池与锂离子电池行业规范条件，有利于加强锂离子电池行业管理，提高行业发展水平，引导产业转型升级和结构调整，锂电池十年黄金发展可期。

四、磷酸铁锂电池

1、电池优劣

优点：相比目前市面上较为常见的钴酸锂和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点：更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。

缺点：磷酸铁锂存在一些性能上的缺点，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差；产品一致性差；知识产权问题。

2、技术障碍

磷酸铁锂电池正极的振实密度小，密度一般在0.8到1.3左右。体积大；导电性能差，锂离子扩散速度慢，高倍充放电时，实际的比容量低；磷酸铁锂电池的低温性能差；磷酸铁锂电池单个电池的寿命长，在2000次左右，但是磷酸铁锂电池组的寿命短，一般在500次左右。

3、发展前景

磷酸铁锂电池作为一种实用新型锂电池，代表了电池未来发展的方向。它是迄今为止发明的最理想的动力电池。尽管目前存在技术和价格上的一些缺陷，但毕竟已经走向商业化的道路。业内专家普遍认为，磷酸铁锂技术不会成为产业发展的障碍（已有A123、Valence、Phostech成熟技术的先例），而价格也会随着产能的扩张而大幅降低，未来甚至会成为最廉价的动力电池。

五、燃料电池

1、电池优劣

燃料电池的优势

1、无噪声。燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。不会对人类工作学习造成干扰，这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

2、高效率。燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。能源利用率大幅度提高。

3、无污染。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。但燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

燃料电池的劣势

1)燃料种类单一目前，不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢，还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料电池的唯一燃料。氢气的产生、储存、保管、运输和灌装或重整，都比较复杂，对安全性要求很高。但燃料种类的单一性，可以建立标准化、统一的供给系统。

2)要求高质量的密封

燃料电池的单体电池所能产生的电压约为1V，不同种类的燃料电池的单体电池所能产生的电压略有不同。通常将多个单体电池按使用电压和电流的要求组合成为燃料电池发动机组，在组合时，单体电池间的电极连接时，必须要有严格的密封，因为密封不良的燃料电池，氢气会泄漏到燃料电池的外面，降低了氢的利用率并严重影响燃料电池发动机的效率，还会引起氢气燃烧事故。由于要求严格的密封，使得燃料电池发动机的制造工艺很复杂，并给使用和维护带来很多困难。

3)比功率还要进一步提高

内燃机的比功率约为300W/kg，以氢为燃料的燃料电池比功率约为300～350W/kg，功率密度为280W/L。甲醇经过重整产生的氢为燃料的燃料电池综合功率密度（包括重整器质量）降低到220W/L。为了满足FCEV动力性能的要求，需要进一步提高燃料电池发动机的比功率。

4)造价太高

目前质子交换膜燃料电池是最有发展前途的燃料电池之一，但质子交换膜燃料电池需要用贵金属铂（Pt）作为催化剂，其使用量要求达到0.1～0.2mg/cm3，目前用量要求达到0.5mg/cm3，距离要求还较远。而且铂（Pt）在反应过程中受CO？的作用会“中毒”而失效。铂（Pt）的使用和铂（Pt）的失效使质子交换膜燃料电池的造价持高不下。

5)需要配备辅助电池系统

燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收FCEV再生制动的反馈能量。通常在FCEV上还要增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在FCEV减速时接受再生制动时的能量。

燃料电池将是未来电池的发展方向，我国现在仍需加大燃料电池的研究力度，开发出更高效的燃料电池，同时克服现在存在的问题，推进燃料电池的普及，让它能更好的为人民服务。

2、技术障碍

燃料电池汽车的使用成本过也高，氢气的售价并不廉价，因此燃料电池车的运行成本并不令人乐观。目前由燃料电池发电系统提供lkW·h电能的成本远高于各种动力电池，这从一个侧面反映了作为汽车动力源，燃料电池还有相当远的距离。

3、发展前景

就目前来看，我国在燃料电池汽车产业化方面的起步较晚，相比日美等国外发达国家，技术水平仍有较大差距，如同2008年的锂离子动力电池汽车一样，氢燃料电池汽车离成本下降至经济水平，氢的生产、储运等技术达到成熟可靠，以及加氢站等外部硬件基础设施的配套等方面还有较远的距离，未来产业化之路仍需较长的时间等待。我国寄希望于燃料电池汽车产业化前期政策的强力扶持和推动，市场层面诸如上汽、福田、金龙这样的燃料电池汽车小批量试产订单及后续的研发、上市进展等能够如雨后春笋般不断萌发涌现，使得未来五到十年燃料电池汽车技术得以快速发展、生产成本大幅下降。这样从商业化角度，创投资本方可见到切实的投资机会。