在鋰電池的構(gòu)成物質(zhì)中，有磷酸鐵、錳、石墨、鈦酸鹽等其他金屬和非金屬材料，但要靠著“鋰離子”這個(gè)元素在正、負(fù)極中的嵌入與脫出，才可實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，最終完成充放電過程。然而，鋰電池的技術(shù)進(jìn)步發(fā)展緩慢。雖然鋰離子電池經(jīng)過發(fā)展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照現(xiàn)在車輛油箱的位置大小，且電池重量符合車輛承載能力和軸荷分配要求，動(dòng)力電池比能量應(yīng)達(dá)到 500-700Wh/kg。而目前的鋰離子電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該值。因此目前提高動(dòng)力電池能量密度是制約鋰離子電池發(fā)展的一個(gè)瓶頸問題，還是難以滿足快速增長(zhǎng)的電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等的需求。

 

相應(yīng)研究

 

近些年來，研究人員努力提高鋰電池的能量密度（電量體積容量比）、價(jià)值、安全性、環(huán)境影響以及試用壽命，并在設(shè)計(jì)全新類型的電池。但帕瑟里尼表示，現(xiàn)在傳統(tǒng)鋰電池技術(shù)已接近瓶頸，進(jìn)一步優(yōu)化的空間有限。為了突破能量密度低這個(gè)電池的瓶頸問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要做了以下幾個(gè)方面的研究。

 

在材料方面，而以硅基和錫基合金作為鋰離子電池的負(fù)極材料。通過這種材料的改進(jìn)的鋰離子電池其理論的容量可分別高達(dá)4200Wh/kg和990Wh/kg，完全能滿足純動(dòng)力汽車動(dòng)力電池能量的要求，但是硅基鋰離子電池由于充放電過程產(chǎn)生巨大材料體積膨脹效應(yīng)，以及鋰在硅膜中擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)較小、電化學(xué)性能顯著惡化；錫基合金負(fù)極材料電池理需解決首次不可逆容量高，充放電循環(huán)性能差的問題，目前未能在純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域得到產(chǎn)業(yè)化。

 

另外一方面，主要是從制備技術(shù)和成組技術(shù)上進(jìn)行突破。從電池的制備技術(shù)綜合考慮，采用納米技術(shù)制備來提高電池的性能，開發(fā)新型的納米材料。從成組技術(shù)上考慮，可合理設(shè)計(jì)動(dòng)力電池系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，減少由電池單體組成的電池組產(chǎn)生的性能衰減，減小電池組中電池單體一致性的影響；并且通過對(duì)實(shí)車上電池系統(tǒng)進(jìn)行能量管理，實(shí)現(xiàn)能量的進(jìn)一步合理分配利用。目前主要集中在對(duì)電池組的能量管理、充放電均衡、以及SOC估算等方面。在電池組能量管理研究方面，針對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量分配，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電池組能量管理分配策略做了大量的研究，總結(jié)出了功率跟隨控制策略、幵關(guān)式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊控制策略等一系列能量管理控制策略。