從大類(lèi)上分，電動(dòng)汽車(chē)的電池有兩大類(lèi)，蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動(dòng)汽車(chē)，包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池。其中，鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池出現(xiàn)的時(shí)間比較早，也是已經(jīng)被普遍淘汰的電池種類(lèi)，而如今主流的純電動(dòng)車(chē)基本上都是采用的鋰電池，主要包括鈷酸鋰電池，如特斯拉產(chǎn)品；錳酸鋰電池，如豐田普銳斯、日產(chǎn)聆風(fēng)；磷酸鐵鋰電池，如比亞迪產(chǎn)品、之諾1E等。

鉛酸電池是最為常用的一種新能源汽車(chē)電池。鉛酸電池的極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸，兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，負(fù)極處硫酸鉛轉(zhuǎn)變成金屬鉛。放電時(shí)，則發(fā)生反方向的化學(xué)反應(yīng)。鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是比能量小，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。

鎳氫電池在混合新能源車(chē)上有著廣泛的應(yīng)用，其有著較大的能量密度比，可以有效延長(zhǎng)車(chē)輛的行駛時(shí)間；而且，鎳氫電池放電特性平穩(wěn)妥、放電曲線平滑，發(fā)熱量小，但體積偏大，有污染。

鋰離子電池相比鉛酸電池、鎳氫電池等有著工作電壓高、比能量大、體積小、質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，因此，越來(lái)越多的汽車(chē)廠家選擇采用鋰離子電池作為純電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電池。

鋰離子電池中最常用的有三種，分別是鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池。鈷酸鋰電池效率高，放電電流大，充電速度高，重量輕；但缺點(diǎn)就是穩(wěn)定性相對(duì)較差一些，這也是為何這種電池技術(shù)很難制造大容量的電池單元的原因。而錳酸鋰電池成本略低，而且不像鈷酸鋰那樣激進(jìn)，低溫性能較好，更適合寒冷地區(qū)使用，但是高溫穩(wěn)定性不夠出色，容易鼓脹，而用循環(huán)壽命衰減較快。

磷酸鐵鋰電池被稱(chēng)為最安全的車(chē)用電池技術(shù)，這是因?yàn)橄啾容^于鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池的穩(wěn)定性，特別是高溫狀態(tài)下的穩(wěn)定性要安定的多，遇到意外情況時(shí)發(fā)生火災(zāi)等意外狀況的幾率也更小。但是磷酸鐵鋰電池的效率不如前述兩種電池技術(shù)，存儲(chǔ)同樣能量所需要的重量大約是鈷酸鋰電池的兩倍，也就難怪為什么這項(xiàng)新型電池技術(shù)難以成為高性能電動(dòng)跑車(chē)的選擇了。

根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上所用的電動(dòng)車(chē)電池類(lèi)型大致可以分為：鉛酸電池，鋰離子電池，鎳氫電池，不過(guò)現(xiàn)在大量投入電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域的還是密閉性鉛酸膠體電池，鋰電池也由于它的體積小、較長(zhǎng)的壽命以及靈活的充電方法也被廣大用戶(hù)看好，只是高昂的售價(jià)讓很多客戶(hù)敬而遠(yuǎn)之。

鉛酸蓄電池的價(jià)格最低，安全性好，也最常用，中國(guó)是全世界鉛酸蓄電池最大的生產(chǎn)國(guó)。其含污染的成分比較少，可回收性好。缺點(diǎn)是比容小。也就是說(shuō)，在同樣的容量下，電池重量和體積都大。膠體電池屬于鉛酸蓄電池的一種發(fā)展分類(lèi)，最簡(jiǎn)單的做法，是在硫酸中添加膠凝劑，使硫酸電液變?yōu)槟z態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱(chēng)之為膠體電池。廣義而言，膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態(tài)的水性膠體，從電化學(xué)分類(lèi)結(jié)構(gòu)和特性看同屬膠體電池。

鋰離子電池的比容要好于鎳氫電池，對(duì)于同樣容量的鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，鋰離子電池的重量相當(dāng)于一臺(tái)筆記本電腦，這樣老弱婦孺就都可以使用了。但是，存在爆炸和燃燒的可能性，這是與鋰離子電池需要解決的問(wèn)題。

鎳氫電池的比容比鉛酸蓄電池好很多，單體電池的壽命也比較好，其大電流充放電特性也比鉛酸蓄電池好。問(wèn)題是鎳氫電池串連電池組的管理問(wèn)題比較多，一旦發(fā)生過(guò)充電以后，就會(huì)形成單體電池隔板熔化的問(wèn)題，導(dǎo)致整組電池迅速失效。所以，國(guó)產(chǎn)的鎳氫電池的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題還是充電器和電池管理系統(tǒng)的問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有引起各個(gè)電池制造商和車(chē)廠足夠的重視。所以，鎳氫電池的發(fā)展收到很大的制約。

電動(dòng)車(chē)電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空電池、燃料電池等。其中蓄電池又分為閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子電池等。

現(xiàn)在主要的使用的有鉛酸電池和鋰電池，鉛酸電池笨重，但是價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定，技術(shù)比較成熟的；鋰電池，價(jià)格比較貴，但是使用時(shí)間較長(zhǎng)，便攜。我前年四月份從道易行商城買(mǎi)過(guò)一個(gè)天能的鉛酸電池，現(xiàn)在都感覺(jué)還是不錯(cuò)的，電池還是要多保養(yǎng)的。

電動(dòng)車(chē)電池是電動(dòng)車(chē)上的動(dòng)力來(lái)源，現(xiàn)在的電動(dòng)車(chē)上絕大多數(shù)裝的是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池成本低，性?xún)r(jià)比高。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以稱(chēng)它為“鉛酸蓄電池”。

1860年，法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池，這是鉛酸蓄電池的前身。、

能夠被電動(dòng)自行車(chē)采用的有以下四種動(dòng)力蓄電池，即閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子電池。

鉛酸蓄電池

鉛蓄電池因其價(jià)格便宜、材料來(lái)源豐富、比功率較高、技術(shù)和制造工藝較成熟、資源回收率高等綜合因素被各國(guó)各種電動(dòng)車(chē)普遍采用和廣泛研究。電動(dòng)自行車(chē)作為省力、方便、快速、舒適、價(jià)廉、零排放的個(gè)人交通工具已被人們廣泛接受,并受到國(guó)家有關(guān)部門(mén)的重視。由國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、國(guó)家發(fā)改委、建設(shè)部、科技部等部委參與的《輕型電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究》課題組提出了“輕型電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”報(bào)告。電動(dòng)自行車(chē)的全國(guó)保有量已達(dá)3000萬(wàn)輛以上。95%以上的電動(dòng)自行車(chē)都用閥控鉛蓄電池。[1]

已商品化的電動(dòng)自行車(chē)的絕大多數(shù)是使用的密封式鉛酸蓄電池，使用中不需要經(jīng)常補(bǔ)充水分，免維護(hù)。其主要化學(xué)反應(yīng)是：PbO2+2H2SO4+Pb←充電、放電→2PbSO4+2H2O

鉛酸蓄電池充電時(shí)變成硫酸鉛的陰陽(yáng)兩極的海綿狀鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中，分別變成海綿狀鉛和氧化鉛，電解液中的硫酸濃度不斷變大；反之放電時(shí)陽(yáng)極中的氧化鉛和陰極板上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)變成硫酸鉛，而電解液中的硫酸濃度不斷降低。當(dāng)鉛酸蓄電池充電不足時(shí)，陰陽(yáng)兩極板的硫酸鉛不能完全轉(zhuǎn)化變成海綿狀鉛和氧化鉛，如果長(zhǎng)期充電不足，則會(huì)造成硫酸鉛結(jié)晶，使極板硫化，電池品質(zhì)變劣；反之如果電池過(guò)度充電，陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣量大于陰極的吸附能力，使得蓄電池內(nèi)壓增大，導(dǎo)致氣體外溢，電解液減少，還可能導(dǎo)致活性物質(zhì)軟化或脫落，電池壽命大大縮短。

綜合性能有很大提高

近10年來(lái),電動(dòng)自行車(chē)用閥控鉛蓄電池的綜合性能有很大提高。以6-DZM-10電池為例。1997年,該型電池存在容量不足,2h率(5A)放電容量達(dá)不到10Ah;比能量低,2h率的比能量不到30Wh/kg;壽命短,100%放電深度的循環(huán)壽命只有50~60次(容量降到8Ah前;以下同),使用壽命只有3~5個(gè)月等問(wèn)題。

到2003年,2h率(5A)放電容量達(dá)到11~13Ah;2h率比能量達(dá)到33~36Wh/kg;100%放電深度的循環(huán)壽命達(dá)到250~300次,使用壽命可達(dá)到12個(gè)月以上。電動(dòng)自行車(chē)用閥控鉛酸蓄電池存在的問(wèn)題基本得到解決。

該類(lèi)型電池的深循環(huán)壽命性能又有新的、突破性進(jìn)展。主要表現(xiàn)為:2h率(5A)放電初始容量達(dá)到14Ah;2h率比能量達(dá)到38Wh/kg;100%放電深度的循環(huán)壽命超過(guò)400次,放出總?cè)萘繛?500Ah,相應(yīng)累計(jì)行駛里程約18000km(以4km/Ah計(jì),以下同)。最高的深循環(huán)壽命超過(guò)600次,放出總?cè)萘繛?151Ah,相應(yīng)累計(jì)行駛里程約24600km。如果以容量低于7Ah為壽命終止標(biāo)志,深循環(huán)壽命為943次循環(huán),放出總?cè)萘繛?710Ah,相應(yīng)累計(jì)行駛里程約34800km。如果按深循環(huán)壽命250次或放出的總?cè)萘繛?250Ah、相應(yīng)累計(jì)行駛里程為9000km的電池組可保證使用1年。[1]

重視與充電器的匹配

在多年的使用實(shí)踐中,電動(dòng)自行車(chē)的整車(chē)廠家和蓄電池廠家都逐漸認(rèn)識(shí)了蓄電池與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備之間匹配的重要性,特別是與充電器的匹配。制造質(zhì)量是蓄電池質(zhì)量的前提,但只有在與其相匹配的充電器一起使用才能發(fā)揮高質(zhì)量蓄電池應(yīng)有的優(yōu)越性能,否則高質(zhì)量蓄電池不能完全發(fā)揮其潛在的優(yōu)越性能。[1]

不同廠家的蓄電池由于在配方、結(jié)構(gòu)、酸濃度等方面的差別,其合適的充電參數(shù)是不同的。例如,我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),不同廠家的蓄電池在恒壓階段的充電參數(shù)可相差1.5~2.0V(對(duì)36V的電池組)。合適的充電參數(shù)基本要求是:確保電池可充滿(mǎn),不會(huì)因欠充電造成電池容量不正常的衰減;又要確保電池在全壽命期間不會(huì)因過(guò)充電而造成電池嚴(yán)重失水和產(chǎn)生熱失控。[1]

純電動(dòng)車(chē)用鉛蓄電池

早期純電動(dòng)車(chē)用的開(kāi)口式鉛蓄電池采用了“八·五”規(guī)劃期間的研究成果,已取得了可用19個(gè)月(12萬(wàn)公里)的成功經(jīng)驗(yàn),關(guān)鍵是積累了控制好充電方式、放電深度、及時(shí)補(bǔ)水等一套系統(tǒng)匹配的工作經(jīng)驗(yàn)和精心維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)四輪微型電動(dòng)車(chē)(包括游覽車(chē)、巡邏車(chē)、高爾夫球車(chē)、短距離道路車(chē)等)發(fā)展很快,車(chē)上采用的大多是開(kāi)口式鉛蓄電池。相應(yīng)型號(hào)的電池受到蓄電池制造廠家的青睞。[1]

電動(dòng)車(chē)采用的是閥控式密封鉛蓄電池新產(chǎn)品,其性能為:3h率容量55Ah;3h率下比能量為33Wh/kg和84Wh/L;75%放電深度的循環(huán)壽命達(dá)到400次以上。相信電動(dòng)自行車(chē)用的閥控鉛蓄電池成功的經(jīng)驗(yàn)可推廣到純電動(dòng)車(chē)用閥控鉛蓄電池,性能將會(huì)有進(jìn)一步的提高。[1]

混合電動(dòng)車(chē)用鉛蓄電池

現(xiàn)在混合電動(dòng)車(chē)基本分為3類(lèi):輕度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)主要用于起動(dòng)和回收制動(dòng)能量,即將在所有汽車(chē)上推廣的42V電系統(tǒng)屬于此型)、中度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)用于起動(dòng)、回收制動(dòng)能量和中、短距離的行駛)、重度混合型(即電動(dòng)系統(tǒng)用于起動(dòng)、回收制動(dòng)能量和較長(zhǎng)距離的行駛,也稱(chēng)為“Plug-in”)。[1]

在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中已明確:在輕度混合的電動(dòng)汽車(chē)中,閥控鉛蓄電池是有優(yōu)勢(shì)的,主要因其成本低,技術(shù)成熟,性能可靠;中度混合的電動(dòng)汽車(chē)用的閥控鉛蓄電池,ALABC(先進(jìn)鉛酸蓄電池聯(lián)合體)正在組織研制,準(zhǔn)備與MH-Ni蓄電池爭(zhēng)奪中度混合電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng),現(xiàn)已推出并進(jìn)行了車(chē)上試驗(yàn)的卷繞式雙極耳電池和TMF(金屬薄膜)電池;在重度混合的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,鉛蓄電池的比能量低,無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)系統(tǒng)較長(zhǎng)距離的行駛要求。[1]

膠體蓄電池

是對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn)。它采用凝膠狀電解質(zhì)，內(nèi)部無(wú)游離的液體存在,在同等體積下電解質(zhì)容量大，熱容量大，熱消散能力強(qiáng)，能避免一般蓄電池易產(chǎn)生的熱失控現(xiàn)象；電解質(zhì)濃度低，對(duì)極板腐蝕弱；濃度均勻，不存在酸分層的現(xiàn)象。

鎳氫蓄電池

（Ni-MH）

鎳氫蓄電池是九十年代涌現(xiàn)出的電池家族中新秀，發(fā)展迅猛。Ni-MH電池的電極反應(yīng)為：

正極：Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-

負(fù)極：M+H2O+e=MHab+OH-Ni(OH)2+M=NiOOH+MHab

它和鎳鎘蓄電池同屬堿性蓄電池，只是以吸藏氫氣的合金材料（mh）取代鎳鎘蓄電池中的負(fù)極材料鎘cd、電動(dòng)勢(shì)仍為1.32v。它具備鎳鎘蓄電池的所有優(yōu)異特性，而且能量密度還高于鎳鎘蓄電池。主要優(yōu)點(diǎn)是：比能量高（一次充電可行使的距離長(zhǎng)）；比功率高，在大電流工作時(shí)也能平穩(wěn)放電（加速爬坡能力好）；低溫放電性能好；循環(huán)壽命長(zhǎng)；安全可靠，免維護(hù)；無(wú)記憶效應(yīng)；對(duì)環(huán)境不存在任何污染問(wèn)題，可再生利用，符合持續(xù)發(fā)展的理念。但是，Ni-MH蓄電池成本太高，價(jià)格昂貴。

鋰離子電池

鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場(chǎng)的新型高能蓄電池。其優(yōu)點(diǎn)是比能量高，是當(dāng)前比能量最高的蓄電池。已經(jīng)在便攜式信息產(chǎn)品中獲得推廣應(yīng)用。

鋰離子電池被普遍認(rèn)為具有如下的優(yōu)點(diǎn)：比能量大；比功率高；自放電小；無(wú)記憶效應(yīng)；循環(huán)特性好；可快速放電，且效率高；工作溫度范圍寬；無(wú)環(huán)境污染等，因此有望進(jìn)入21世紀(jì)最好的動(dòng)力電源行列。預(yù)計(jì)在2006～2012年期間，當(dāng)鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，MH/Ni蓄電池的市場(chǎng)份額將縮小。鋰離子市場(chǎng)份額將會(huì)擴(kuò)大。已經(jīng)有采用鋰離子蓄電池的電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)品出售。

在安全性好、循環(huán)性能好、比容量高的新型價(jià)廉正極材料發(fā)展的推動(dòng)下,電動(dòng)自行車(chē)用的鋰離子蓄電池已接近實(shí)用。有幾家已可提供較成熟的、裝有電池管理系統(tǒng)(BMS)的電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子蓄電池。也有專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)用鋰離子蓄電池的電動(dòng)自行車(chē)廠家。筆者認(rèn)為電動(dòng)自行車(chē)用的鋰離子蓄電池將是首先商業(yè)化、大批量在車(chē)上使用的動(dòng)力型電池;它將是繼鉛蓄電池之后所占比例較大的實(shí)用化電池,也將成為用于高端電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)品的電池。關(guān)于大型鋰離子蓄電池在純電動(dòng)轎車(chē)和電動(dòng)巴士,以及在混合電動(dòng)車(chē)上試用,展覽示范的已有不少報(bào)道。根據(jù)現(xiàn)在的鋰離子蓄電池發(fā)展水平和經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為電動(dòng)自行車(chē)用48V10Ah以下電池組的安全性是有保障的,但大型鋰離子蓄電池要在商業(yè)化電動(dòng)車(chē)輛上使用還要做許多艱苦的工作,其原因主要是:純電動(dòng)轎車(chē)和電動(dòng)巴士,以及混合電動(dòng)車(chē)上使用的電池?cái)?shù)量多、系統(tǒng)復(fù)雜,安全性難度更大,對(duì)可靠性和一致性的要求更高,價(jià)格太高等。曾經(jīng)報(bào)道過(guò)深圳比亞迪要在2005年提供200輛以鋰離子蓄電池為動(dòng)力源的電動(dòng)轎車(chē)組成出租車(chē)隊(duì)之事,現(xiàn)在已推遲到2007年了。[1]

燃料電池

燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能供給電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:效率高,可節(jié)省燃料;零排放;噪音小等,特別適合于做車(chē)輛動(dòng)力源。氫燃料電池車(chē)將是理想的、最終取代以石油產(chǎn)品為燃料的汽車(chē)。[1]

鋅-鎳蓄電池(Zn-Ni)

Zn-Ni蓄電池曾被認(rèn)為是應(yīng)提倡的電動(dòng)車(chē)用蓄電池。從4~5年的市場(chǎng)篩選來(lái)看,在商業(yè)化的電動(dòng)車(chē)上幾乎沒(méi)有使用。這主要是由于Zn-Ni蓄電池的價(jià)格貴(每VAh要2.5~4元,為鉛蓄電池的4~6倍);循環(huán)過(guò)程中,初期容量衰減率大,影響了蓄電池組實(shí)際可使用的壽命。另外,鋰離子蓄電池的迅速發(fā)展和價(jià)格降低,使Zn-Ni蓄電池在電動(dòng)車(chē)上應(yīng)用更加缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。[1]

鋅空氣電池

鋅空電池是金屬-空氣電池的一種,屬于半燃料電池范疇。它有比能量高、原材料豐富、價(jià)格不高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是電動(dòng)車(chē)用電池的有競(jìng)爭(zhēng)力的候選者。

美籍華人曾在上海成立了生產(chǎn)機(jī)械可充鋅空電池的博信(PowerZinc),并已建成示范車(chē)間。該制造的電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)用鋅空電池裝車(chē)進(jìn)行了行駛里程測(cè)試,分別達(dá)到150km和250km,并做了大量的推廣應(yīng)用工作,在上海市建立了50個(gè)電池更換點(diǎn)。但是不到1年,此推廣試用工作就停止了,市場(chǎng)篩選的結(jié)果是沒(méi)有被用戶(hù)接受。此后在有些領(lǐng)導(dǎo)支持下,做了一輛用該制造的鋅空電池為動(dòng)力源的電動(dòng)巴士,但受鋅空電池高功率性能差的限制,車(chē)的啟動(dòng)和加速性能明顯較差。國(guó)內(nèi)外在開(kāi)發(fā)電動(dòng)車(chē)用鋅空電池方面已經(jīng)做了許多工作。近年來(lái)國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)用鋅空電池的研制工作又重新興起,但是實(shí)踐證實(shí)了鋅空電池原來(lái)應(yīng)有的優(yōu)越性,同時(shí)也暴露了一些國(guó)外已報(bào)道過(guò)的問(wèn)題,如鋅電極更換服務(wù)系統(tǒng)和再生成本,氧電極的壽命,電池的電解液滲漏、爬漏或溢出等。