电动自行车蓄电池的发展趋势
来源:用户上传
作者: 林留杰
摘要 本文主要介绍了电动自行车蓄电池的现状及其未来发展趋势，从产品性能、优缺点等方面进行比对，分析了各种电动自行车蓄电池的发展方向及前景；指出了电动自行车蓄电池需要关注的一些技术关键以及拟解决的途径。
关键词 蓄电池；电动自行车；发展；前景
中图分类号U484 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0106-02
0 引言
近年来，我国电动自行车行业发展势头异常迅猛，几乎没有哪个产品的发展速度能够赶上电动自行车的发展，这表明电动自行车行业正经历着最辉煌的历史阶段。蓄电池作为电动自行车的动力能源，是影响电动自行车性能的关键部件，也是制约电动自行车行业发展的重要因素。因此，电动自行车蓄电池将如何发展，已成为广大消费者普遍关注的热点问题。
1 电动自行车蓄电池的工作原理及性能
当前被电动自行车普遍采用的动力电池主要有三类，即铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池。
1.1 铅酸蓄电池
目前国内的电动自行车绝大多数使用的是密封铅酸蓄电池，这是因为该铅酸蓄电池已经历了100多年的发展历史，具有使用性能可靠、生产工艺成熟、成本较低等优点。铅酸蓄电池的电化学反应如下：
正极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
负极：Pb+ SO42-= PbSO4+ 2e-
铅酸蓄电池的使用寿命相对较短，作为电动自行车电源一般只有一、两年的使用寿命，若是使用不当或性能较差的仅有几个月。此外，铅酸蓄电池还有深度放电、低温放电能力差、不能快速充电等缺点。而铅酸蓄电池的改进型――胶体铅酸蓄电池，采用了胶体电解质代替硫酸电解液，在放电性能、使用寿命和安全性等方面较普通铅酸蓄电池已有显著改善。
1.2 镍氢蓄电池
镍氢蓄电池是上世纪九十年代电池家族涌现出的新秀，且发展迅猛。镍氢蓄电池的电极反应和电池反应为：
正极：Ni(OH) 2+OH-= NiOOH+H2O+e-
负极：M+H2O+e-=MH+OH-
镍氢蓄电池属于碱性电池，其主要优点有：比能量高，循环使用寿命长，低温放电性能好，在大电流工作时能平稳放电，对环境不存在污染问题，且可再生利用，符合持续发展理念。但是，镍氢蓄电池成本相对较高，价格昂贵。
1.3 锂离子蓄电池
锂离子蓄电池最显著的优点就是比能量高，是当前综合性能最好的蓄电池。
以锂钴氧-石墨锂离子蓄电池为例，充电时，受外电场的驱动，正极活性物质中的部分Li+脱离LiCoO2晶格进入电解液，通过隔膜嵌入到负极碳材料的晶格中，同时得到电子生成LixC6化合物，使电池的端电压上升。放电时，在高自由能的驱动下，LixC6化合物中的Li+脱嵌，通过隔膜进入电解液，电子通过外电路到达正极，与嵌入正极的Li+生成LiCoO2，而电压逐渐下降。再充电时，又重复上述过程。以上称为嵌入和脱嵌的两个过程就是锂离子蓄电池的工作原理，其电化学反应如下：
正极：LiCoO2 = Li1-xCoO2+xLi++xe-
负极：6C+xLi++xe-=LixC6
2 电动自行车蓄电池的发展趋势
二次电池的技术进步和快速更新正促使电动自行车蓄电池向着高能量密度和高安全性能方向发展。电动自行车蓄电池将由现在的铅酸蓄电池为主导向高功率的镍氢蓄电池和锂离子蓄电池方向发展。
2.1 铅酸蓄电池的改进方向
铅酸蓄电池是目前国内使用最多的电动自行车蓄电池，这是因为铅酸蓄电池具备生产成本低、材料来源丰富、制造和回收技术成熟等优点。随着性能不断地改进提高，铅酸蓄电池将保持其在电动自行车应用上的显着地位，短时间内很难被取代，因此要重视对它的研究和改进。目前，对于铅酸蓄电池来讲，重点是要解决其比能量低、深循环寿命短、充电速度慢等问题。而开发先进的胶体铅酸蓄电池则是克服铅酸蓄电池作为动力电池先天不足的一种捷径。
2.2 镍氢蓄电池的研究重点
镍氢蓄电池虽然起步晚，但由于具有较高的比容量和比功率，安全性好，绿色环保等优异特性，而被认为是现阶段电动自行车的最佳电源，并迅速成为电动自行车蓄电池的重点发展方向之一。并且镍氢蓄电池在比能量提高和降低成本方面仍有空间，性价比还可以提高，这将为其扩大市场占有率提供有力保障。进一步降低生产成本，提高产品的一致性、贮存性能和高倍率循环性能，是该系列电池需要深入研究的课题。
2.3 锂离子蓄电池的发展前景
据专家分析，锂离子蓄电池是未来最具发展前景的电动自行车蓄电池，目前该类电池尚存在一些技术难题，特别是安全性问题。而锂锰氧化物及其他复合氧化物等新型电极材料的成功开发，为锂离子蓄电池安全性问题的解决找到了路径，其产业化步伐将会进一步加快。在国内，锂离子蓄电池作为电动自行车蓄电池目前还未形成规模，其原因就是成本相对较高，因此必须重点在降低成本、采用新型材料等方面进行研究。可以相信，随着电池成本的进一步降低，锂离子蓄电池有望脱颖而出，成为电动自行车蓄电池的主流产品之一。
3 结论
从以上几类电池的性能及优缺点来看，断言某一种电池会成为电动自行车蓄电池的主导的说法是不客观的。因为，不同的电池有着各自不同的性能和优点，它们能够适应不同的消费层次和满足不同的需求。从目前来看，铅酸蓄电池相对比较适合我国当前的消费水平，在电动自行车领域还将有很大的发展空间和很长的发展时限；镍氢蓄电池由于顺应了国家节能环保的主题，各项技术研究得到大力支持，并迅速发展成熟，已进入产业化阶段；而锂离子蓄电池随着其生产成本的降低，自身安全性能的提高，也将会成为被消费者普遍接受的电动自行车用动力电池。
参考文献
[1]徐保伯.电动自行车的发展及其动力电池的选择[J].电池工业，2004.
[2]孟良荣，王金良.电动车电池现状与发展趋势[J].电池工业，2006.
[3]郭自强.电动车电池的发展现状[J].电池工业，2008.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-46565.htm
