目前市場(chǎng)上主流技術(shù)仍以鉛酸電池技術(shù)、鎳氫電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)、鋰電池技術(shù)為主。

鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長(zhǎng)，技術(shù)最為成熟，是成本、售價(jià)最低廉的蓄電池，已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其中閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)一度成為重要的車用動(dòng)力電池，應(yīng)用在眾多歐美汽車公司開發(fā)的EV和HEV上，例如通用在20世紀(jì)80年代和90年代分別開發(fā)出的Saturn和EVI電動(dòng)汽車等。

但是，鉛酸電池的比能量較低，續(xù)航時(shí)間短，自放電率高，循環(huán)壽命低;其主要原料鉛的重量大，而且在生產(chǎn)和回收過程中可能產(chǎn)生重金屬的環(huán)境污染。所以，目前鉛酸電池主要用于汽車啟動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火裝置，以及電動(dòng)自行車等小型設(shè)備。

鎳氫電池

鎳氫(Ni/MH)電池具有良好的耐過充、過放能力，不存在重金屬污染問題，而且在工作過程中不會(huì)出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)、免維護(hù)。與鉛酸電池和鎳鎘電池相比，鎳氫電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。

其缺點(diǎn)是電池具有的記憶效應(yīng)較差，而且隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，貯氫合金逐漸失去催化能力，電池內(nèi)壓會(huì)逐漸升高，影響到電池的使用。此外，鎳金屬昂貴的價(jià)格，也導(dǎo)致成本較高。

在關(guān)鍵材料上，鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)構(gòu)成，正極為鎳電極(Ni(OH)2);負(fù)極一般采用金屬氫化物(MH);電解質(zhì)主要為液體，主要成份是氫氧化鉀(KOH)。目前鎳氫電池的研究重點(diǎn)主要在正、負(fù)極材料上，其技術(shù)研發(fā)相比較成熟。

車用鎳氫電池已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用，是混合動(dòng)力汽車研制中應(yīng)用最多的車載電池類型。最典型的代表即目前混合動(dòng)力汽車量產(chǎn)規(guī)模最大的豐田Prius。豐田與松下合資成立的PEVE公司是目前世界最大的鎳氫動(dòng)力電池制造商。

傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池，被科學(xué)家們喻為“搖椅式電池”，搖椅兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。其中的鋰離子如同優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員在正負(fù)兩極間來回奔跑，在運(yùn)動(dòng)過程中即完成電池的充放電過程。

然而，這種看似有趣的結(jié)構(gòu)卻存在隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，今年上半年電動(dòng)汽車發(fā)生過10起燃燒事故。某消防單位對(duì)此總結(jié)，新能源汽車發(fā)生燃燒最為常見的場(chǎng)景表現(xiàn)為充電過程中的燃燒，此外，電池在行駛或停駛過程中也會(huì)產(chǎn)生燃燒。

不久前，在北京召開的第二屆儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展方向研討會(huì)上，與會(huì)專家就目前電池存在的問題進(jìn)行了深入討論，認(rèn)為固態(tài)電池是相對(duì)更加理想的選擇。

安全性更高，可繼承液態(tài)鋰電池“江湖地位”

液態(tài)鋰電池為何會(huì)頻發(fā)爆炸，有專家分析，原因在于傳統(tǒng)鋰電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路破壞；電解液為有機(jī)液體，在高溫下會(huì)加劇發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向。

而近年來，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為采用固態(tài)電池在安全性上相對(duì)有所保障，視其可以繼承液態(tài)鋰電池的“江湖地位”。

“儲(chǔ)能的春天已經(jīng)到來，儲(chǔ)能行業(yè)開始萌芽開花，在各類儲(chǔ)能技術(shù)中，電池儲(chǔ)能最受關(guān)注，也是發(fā)展最快的儲(chǔ)能技術(shù)方向。全固態(tài)鋰離子電池是規(guī)?；瘍?chǔ)能理想的化學(xué)電源。”中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組陳永翀教授表示。

專家認(rèn)為，全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問題，是電動(dòng)汽車和規(guī)?；瘍?chǔ)能的理想化學(xué)電源。

北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛專業(yè)委員會(huì)委員孫立清曾表示，相較于傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化，理論上存在一定的優(yōu)勢(shì)。

由于固態(tài)鋰電池采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升了鋰電池的能量密度。采用固態(tài)電解質(zhì)，可以阻止電池中的一些成分燃燒。

與會(huì)專家介紹，固態(tài)鋰電池的密度及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態(tài)電池體積將變得更小。而且，由于固態(tài)電池中沒有電解液，封存將會(huì)變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。

開發(fā)還在路上，一些關(guān)鍵問題有待突破

將固態(tài)電解質(zhì)引入鋰電池，是為了突破目前有機(jī)電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會(huì)專家提出，真正實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，仍需首先解決現(xiàn)有電解質(zhì)材料本身以及與電極界面存在的問題。

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年他們實(shí)驗(yàn)室主要開發(fā)采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池體系。用固態(tài)電解質(zhì)修飾金屬鋰后，可以提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。他們還提出一個(gè)雙電解質(zhì)體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導(dǎo)電特性LAGP體系的固體電解質(zhì)，在正負(fù)極間采用少量液態(tài)電解液進(jìn)行界面潤(rùn)濕，測(cè)試結(jié)果可以看到，首次放電比容量能夠達(dá)到理論容量80%以上，尤其在充放電效率方面，基本上接近100%，完全沒有液態(tài)鋰硫電池中存在的穿梭效應(yīng)問題。為了進(jìn)一步解決電池的安全問題，他們把這個(gè)界面凝膠化，以保證里面沒有流動(dòng)態(tài)的電解液，通過聚合物進(jìn)行修飾，還可以緩沖循環(huán)過程中的體積效應(yīng)。