引言

科技概述：国内外动力电池相关技术的发展现状--不同的动力电池适配于不同类型的新能源汽车，目前我国主要动力电池类型有：适配于纯电动汽车、插电式混合动力汽车上的磷酸铁锂电池、广泛应用于纯电动汽车的三元锂电池、主要运用于插电式混合动力汽车、纯电动客车领域的锰酸锂电池与多元复合电池以及插电式客车领域的主流电池技术镍氢电池与超级电容等7种类型。

一、国内外动力电池相关技术发展现状

在此之前，钴酸锂电池是第一代运用在电动车领域的电池，虽然其产业成熟高并有着在数码领域运用的经验，但是其本身有着制造成本高、循环充放电次数少、安全性能差等缺点，于是被逐渐放弃。锰酸锂和磷酸铁锂电池是第二代动力电池，磷酸铁锂是比较有代表性也更广泛运用于新能源汽车的一种动力电池。磷酸铁锂电池顾名思义其正极材料为LiFePO4，负极材料是石墨。

在充电时，通过带有一个单位正电的锂离子从复合物向负极移动，与此同时电池也从正极向负极移动，使得电荷达到平衡，放电时正相反，由此实现磷酸铁锂电池稳定的循环放电。这种电池理论能量密度高达170mAh/g，在一定合理外部条件下使用寿命长达循环充放电2000次以上。但是其还是存在一定的缺陷，首先该类型电池成组性差，其次在温度较低情况下容易形成锂枝晶影响电动车的安全行驶，最后很重要的一点是其振实密度低造成其产品体积大。

国内厂商中，比亚迪公司的磷酸铁锂电池技术近两年有所突破，在该公司运用在电动叉车上的一套磷酸铁锂电池系统上，电池在使用寿命上有所延长，可以循环充放电4000次。同时也克服了磷酸铁锂电池下易威胁安全运行的缺点，在-40℃下也能正常工作，并且拥有快速充电系统。第三代动力电池以三元材料电池为代表，三元材料是指电池正极有着三种金属元素如镍、钴、锰等，这三种金属元素这间存在明显的协调效应，因此是目前主流比较看好的新型正极材料之一。

镍、钴、锰等金属元素的共同作用，使得电池有着更多的优势，比如镍的存在有助于提高容量、钴的作用是提高材料的电子导电性与循环性、最后锰可以帮助厂商降低生产成本的同时提高产品的安全性。安全性对于新能源汽车来说是最关键的考量因素，过于由于各国在三元材料电池上的技术并不是十分成熟，因此安全性是三元材料电池大力推广的主要限制，然而三元材料电池拥有的快充性等的特点，又是所以电动车电池技术能量密度提升进入瓶颈时，越发重要的特性。

随着三元材料电池的技术的突破，近年来其安全性能有所提升，国家政策层面也对该类型电池持有较为积极的态度，基于这些利好因素三元材料电池逐渐成为纯电动汽车电池市场的主流趋势。在这样的趋势下，三元材料电池逐渐增大了市场份额有着取代磷酸铁锂电池的趋势，二〇一七年三元材料电池市场份额达到了44.6%，而同一时间磷酸铁锂电池的市场份额为49.6%，而就在上一年三元材料电池的市场份额仅为22.5%，磷酸铁锂电池的份额高达72.5%。

纵览二〇一八年的热门车型，我们更可以看出这样的趋势，主流的北汽、蔚来、比亚迪的多款新型纯电动汽车均使用三元材料电池。燃料电池是新一代电池技术的代表。燃料电池的原理是通过燃烧等化学反应使电解质隔膜两侧发生氧化还原反应得失电子产生电能，从而化学能转换为电能已达到应用电能的目。从理论上燃料电池具有环境友好、噪音小、稳定性高等特点，并且能在极端严寒天气下实现快速启动，同时其能量转换率可以高达九成以上。

以氢氧燃料电池为例，以该类型电池为动力的新能源汽车将不会产生一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、粉尘颗粒等对人体与环境有害的气体与物质。除了环境友好型，其能量密度高、体积小、容量大也使得其成为新能源汽车厂商追捧的对象，相比于纯电动汽车或者插电式混合动力汽车更适合运用在功率大、行程长长的客车与货车上。我国对燃料电池的研究起步较晚，虽然有一定的技术积累，但是缺乏实际运用经验，故而在燃料电池运用上和国外还存在一定差距。

对我国燃料电池产业起到限制的因素有很多如：没有产业化、规模化的生产线导致燃料电池生产成本高，加氢站等基础设施建设不到位导致无法大规模推广燃料电池汽车等。燃料电池中的铂含量是影响其制造成本的关键，铂含量高居不下也是拔高我国燃料电池制造成本的重要因素。目前我国在运加氢站仅有10台，明年也不过100台。

这对于我国燃料电池汽车的推广十分不利，下一步继续加大加氢站等基础设施的技术攻克与数量建设也是关键。国外对燃料电池的研究开启得较早。以日本为例，日本在上世纪九十年代就开启了车用燃料电池的研究计划，在二〇一四年由该国丰田公司推出的一款燃料电池车，就使得氢气可以直接发电驱动汽车让氢燃料电池汽车行驶成本低于了普通传统燃油汽车使用汽油的行驶成本。

美国在很早也开始将氢氧燃料电池运用在了军事方面，目前也是美国氢氧燃料电池的主要运用方向。德国在燃料电池领域的专利成果丰硕，根据统计德国在燃料电池领域拥有的专利数量可以达到全球前三，在德国推出的燃料电池汽车中，较多使用地是固体氧化燃料电池。

二、国内外电动机技术发展现状

新能源汽车的电动机可以类比与传统燃油汽车的内燃机，不过前者比后者在能量转化效率上能够高达2-3倍，部分电动机能量转化效率更是可以达到百分之九十以上。新能源汽车用电动机主要有直流电动机、交流异步电动机和交流永磁电动机等多种，我国目前较为主流的电机是永磁同步电动机，是交流永磁电动机的一种。直流电动机是电能以直流电的方式传导至电机。

由于其转速范围不够宽泛，最大转速也仅有6000rpm，故而对新能源汽车的最高车速有所限制，使其运用范围局限于小型电动车。即使一些厂商通过一些辅助系统希望弥补直流电动机的转速范围以提高新能源汽车的最高车速，但是却又会影响车体相关设计。直流电机一般分为有刷直流电动机与无刷直流电动机两种，由于有刷直接电动机在维修方面的便捷性不及无刷直流电动机，故而国内小型电动车生产厂商一般使用无刷直流电动机为其产品的电动机。

异步电动机的一大优势在于，可以通过自身正反转的切换使得车辆实现前进或者倒车，而且找车辆滑行时还可以通过车轮带动电动机转动回收部分电能以延长新能源汽车的续航里程。相比于交流异步电动机，交流同步电动机赢在了体积小、质量轻，更加符合新能源汽车轻便化的发展方向。除此以外整体来看，永磁同步电动机具有转速范围适中为4000-10000rmp，功率密度高、可靠性与结构性优良等优势。永磁同步电动机由三相定子与以永磁体作为主要材料的转子组成，通过产生电枢反应感应三相对称电流。

从结构上看，永磁同步电动机与无刷直流电动机相似，但是在降噪性与精准性方面更加具有优势。体积小、质量轻使装配该款电动机的新能源汽车在续航里程上更具优势，同时适中的转速范围也让其可以满足较高要求的最高车速的标准，因此北汽、蔚来、比亚迪等多家国内电动车企业龙头，在新款suv上均采用永磁同步电动机。