第++卷第-期
电池工业
!"#$%&%’())%*+,$-.&)*+
%&&’年’月
电动车电池现状与发展趋势
孟良荣，王金良
（轻工业化学电源研究所，江苏苏州!#$""%）
摘要：介绍了国内外二次电池和电动汽车、电动自行车用动力电池的市场现状；从产品性能、循环寿命、销售价格、安全性、环保性等方面详细对比了传统蓄电池和新型蓄电池的优点和弱点；分析了各种电动车用电池近远期的发展方向及前景；指出了动力电池需要关注的一些技术和问题以及解决问题的途径。
关键词：动力电池；电动车；市场现状；发展趋势；技术改进中图分类号：&’(#!
文献标识码：)
文章编号：#""*+,(!-（!""%）"-+"!"!+"$
!"#"$%#&’’()(*+,-&."/(&’%+0"1(2#""(/-(%0+/(*(3"/-3)(1-3*(%
’./012345+674589)/0:24+;2345
（!"#$%&’()*%+,&’*%"%)%-./01-2%+.2$-3"2415.6-+7.)+2-*87)9$.):"4’#*);>?8@$"’4）
42%"/#3"5&36?=@A@3@BA24CB77D@=34F3H673FJ3A343;GM=F24@I36=FJ2@@34E=8EGE;=;2D=8A3;=I62E=8A3D=@G8=4K2674>=4@3;I67@=E@274834FA7474N)4F@=4@F26=E@27434FI67AI=E@A7D3;;?24FA7DH3@@=62=AD76=;=E@62EK==@=EA@BA@I3G3@@=4@2748J=6=I724@=F7B@83AJ=;;3A@=@AN
6(78+/’%5I7J=6H3@@=6GP=;=E@62EK=36?=@A@3@BA24CB7PF=K=;7I245@6=4FP@=ELI67K=>=4@
由于世界范围石油资源匮乏与环境污染加剧，各种车辆能源结构的调整已成为全球关注和研究的热点
Q#R
将成为二次电池技术发展的!个重要领域。便携式电池的发展在经过上世纪末的高速增长期后，全球市场需求已趋于缓和，但不同的电池系列呈现不同的态势，锂离子和锂聚合物电池呈增长趋势，镉镍电池趋于稳定，由于通讯和笔记本电脑等应用领域电池的更新换代，氢镍电池趋于回落。电动车用动力电池主要有高功率铅酸、镉镍、氢镍、锌镍、锌空气、锂离子S锂聚合物和燃料电池等系列。由于技术和成本等方面的原因，在国外，目前还有一定量的电动车采用镉镍电池，但已呈现大幅度下降趋势；日、美等发达国家主要采用氢镍电池，并已进入高速成长期，锂
。电动车代表了新一代环境协调型交通工具
的发展方向，车用动力电池也将对!#世纪的能源结构产生重大和深远的影响Q!R。#
二次电池市场现状Q-R
便携式（小型二次）电池和电动车电池!#世纪，
收稿日期：!""$+"T+#*
作者简介：孟良荣（，女，江苏省人，工程师。#(,%+）
9-+./#,175’./012345L6745U#(,%+V8D=>3;=8=4524==6N
第++卷第-期
电池工业
!"#$%&%’())%*+,$-.&)*+
%&&’年’月
离子$锂聚合物等电池正趋向成熟走向市场化。中国大陆电动汽车尚处于开发阶段，目前的电动车主要为电动自行车和专用车，%&’左右仍采用传统的铅蓄电池；氢镍电池技术已趋于成熟逐步进入商品化阶段，锂离子电池技术已取得突破，正在开发电动车领域的应用；燃料电池等新型电池仍处于试验阶段；商业化条件尚未成熟。!!()
动力型二次电池性能比较
电动车对电池（组）的一般要求*+,&-—以支持一定的续行里程；!高容量——
—能大电流放电，启动快，加速和爬"高功率——坡能力强；
表!
"#$%!
电压
电池类型铅蓄电池镉镍电池氢镍电池锌镍电池锌,空气电池锂离子电池锂聚合物电池
$2!)(!)(!)(.)(.#(.#(.
—减少串联数量，防止电#单体电池电压高——池一致性差产生的电池组故障；
容量衰减小———降低使用成本；$循环寿命长、
—有利于车的轻量化和小%体积小、重量轻——型化；
能快速充电———方便使用者；&免维护、
不爆炸———使用安全；’无泄漏、
—对环(生产过程无污染、废弃电池无公害——境友好；
—降低整车生产成本。)价廉——!(!
常用动力型电池主要参数对比*.,/-0见表)1由表)可见，不同系列的电池性能各有优劣，常用动力型电池性能对比见表!。
电动车电池主要参数对比
&’()#*+,’-’./01(#+-)#*#(1/1*,’.$#//1*+1,.’*23,
体积比能量$034$91."7%"8"7))")#"7)/")!"7)#"!/")+"7!""!!"
循环寿命$次#""7&""&""7)"""&""7)"""
#""$&""7)"""&""7
国外参考价$0:;
)&"#""#""7#&")""7#""%"7)!"#""7&""
$
国内参考价$0元$53418""7)"""!"""7!&""!"""7!&""!&""7+"""
$#"""7+"""
$
有害物铅镉$$$$$
质量比能量$034$561#"7+&+"7."."78"."7.&)%"7!&"))"7).")!&7)8"
表4
"#$%4
电池系列铅蓄电池镉镍电池氢镍电池锌镍电池锌空电池锂离子电池锂聚合物电池
能量密度
5433222
常用动力型电池性能对比
51*.’*(#-616’()#*+,’-’./016’((’-)’71*$#//1*+1,循环寿命
4225423
安全性2233244
可靠性4235544
使用成本
2344244
环保性5533333
图例：2—好；3—较好；4—一般；5—较差
##()
电动车电池市场前景与发展趋势电动车电池市场前景
首，燃料电池是!)世纪最具有应用潜力的“绿色能源”之一*8-。在燃料电池电动车市场化前的)"7!"年内，纯电动车和混合电动车将率先实现产业化，应用前景广阔*%-。据有关资料统计和分析，!"""年度全球纯电动车和混合动力电动车仅分别为!&""和电动车作为未来人类交通工具的重要组成部分已被形成共识。美国《时代周刊》曾把燃料电池电动车列为!)世纪影响人类生活的)"大关键技术之
电池工业
孟良荣，等：电动车电池现状与发展趋势
!"#$%&%’())%*+,$-.&)*+
!#"""辆，预计!"-"年，纯电动车将超过-"万辆，混合动力电动车将超过-/"万辆2-"3。电动车电池存在着令人觊觎的庞大的国内外市场。据估算，!"-"年全球二次电池市场将增加到约+""亿美元，其中电动车电池市场将达到/"亿美元（见图-），电动自行车电池市场将增加到!""4年的-1亿美元。
2+3
图!
;+
国外电动自行车电池现状与预测+-
.’*1+
5’@-/*+1,
"01,/#/@,+-A@’#-3.’*15#,/’.6B$#//1*+1,
目前，铅酸动力电池的重点是要解决比能量低、深循环寿命短、充电速度慢等几大问题2-!5-+3。开发先进的胶体铅蓄电池、水平铅布电池和卷绕式圆柱形电池，是克服铅蓄电池作为动力电池先天不足的一种捷径2-#5-/3。
胶体电池吸液量大，克服了贫液电池容量低、易失效、深度放电性能差、使用寿命短等缺陷；水平铅
图8;+
9:8:年全球二次电池销售额预测"01.’*15#,/’.,#21,.’*
布电池采用铅复玻璃纤维布作电池板栅，准双极结构，极板水平放置，可使电池的比能量、循环寿命和快速充电能力大幅度提高；卷绕式圆柱形电池采用超薄极板和特殊的卷绕技术，阀控压力大，可以实现高倍率快速充电，适合大电流放电，起动功率大，高低温性能优越。先进铅蓄电池与密封电池的性能比较见表+。
表!"#$%!
几种电动自行车铅蓄电池参数比较&’()#*+,’-’./01)#*#(1/1*,’.,’(121#34#5+3$#//1*+1,.’*67,
电池类型密封式水平式卷绕式
比能量$%&’$()*
+"##+,
快速充电$’#-./!
深循环寿命$次-/"0+""1/"#""0,""
价格$%元$&’*
--.,-.1
+.!电动车电池发展总趋势
二次电池的发展演变见图!2--3，更新换代和技
术进步使电动车电池向高能量密度方向发展。电动自行车电池将由现在的铅蓄电池%中国*、镉镍电池%外国*为主向高功率氢镍和锂离子电池方向发展（见图+）。
2+3
影响铅蓄电池市场前景的主要因素有+方面：一是铅矿资源短缺，据报导，中国铅矿仅可供开采-,
图9
;+
二次电池的发展演变
年
2-,3
；二是铅蓄电池生产过程和废弃电池对环境产
>1?12’)(1-/’./01,15’-3#*=$#//1*+1,
生的污染；三是产业政策。中国已出台废电池污染防治技术政策，对废铅蓄电池的回收和再生利用已作出了具体规定，欧盟等国家也有相关的回收利用规定。要保持铅蓄电池产业的可持续发展，企业和行业应加强自律，重视解决铅污染问题，关键是建立有效的管理网络和落实相关责任、措施2-15-43。+.+.!
镉镍电池
由于镉镍电池中镉的污染问题，欧盟等发达国
+.++.+.-
电动车电池需要关注的技术和问题铅蓄电池
铅蓄电池作为动力型电池由于技术成熟、价格
便宜，短期内仍不会退出电动车电池市场，近/年内总量仍将有较快的发展，特别是在欠发达国家和地区。
第++卷第-期
电池工业
!"#$%&%’())%*+,$-.&)*+
%&&’年’月
家已明文禁止镉镍电池应用于电动汽车（欧盟第自!""’年(月(日起不!""!$#!#$%&号指令规定，
得出售用于电动汽车的含金属镉的电池），该电池系列在电动自行车等小型交通工具中的应用也会随着氢镍电池性能的提高和成本的下降而被取代。)*)*)
氢镍电池
氢镍电池由于具有较高的比容量和比功率，安全性好，对环境友好，而成为近阶段电动车（%+和
的最佳电源，也是电动车电池的重点发展方向,%+）
之一-(./!"0。降低制造成本，提高产品的一致性、贮存性能和高倍率循环性能，是该系列电池需要深入研究的课题。先进的化成工艺、电极表面修饰、选用纳米材料和立体中空镍带等是该领域必须关注的技术问题。氢镍电池的比能量和成本仍有空间，性价比仍可以提高，高性能、低成本贮氢电极及相关材料、电池管理系统的开发是高功率氢镍电池今后的研究重点-!(/!)0。
氢镍电池单体电压偏低是影响一致性的重要因素。提高氢镍电池的一致性需要电动自行车厂家的共同努力，电池组的电压可以考虑从)’+降为!1+，串联的电池数可减少($)，这对提高一致性具有积极意义。另外还可以通过采用智能充电技术对电池实行个性化管理来解决因一致性造成的电池失效问题，关键是低成本管理模块的开发-!10。
但是，氢镍电池主要原材料镍价的快速上涨，使其性价比进一步降低，在市场竞争中缺乏优势。因此其发展将受制于原材料的价格，该类电池有可能被成本日益下降、技术日趋成熟的2345647等锂离子电池逐步替代。)*)*1
锂离子$锂聚合物电池
动车电池的主流产品之一。锂金属电池技术如能取得突破，这将使二次锂电池的性能得到更进一步的提高。)*)*#
燃料电池
从环境效应和长远利益考虑，燃料电池车是未来电动车的发展方向这是不用置疑的。但目前燃料电池技术尚未成熟，产品还没有一个可以被市场接受的价值等式，虽然成本有所下降，但其价格昂贵仍
是一个天文数字（进口(辆燃料电池大巴目前的价格高达数百万美元），到目前为止，安全供给氢气仍是一个技术难题，还存在催化剂资源、储氢技术开发、运行安全、复杂的基础设施建设以及长期运行的可靠性等瓶颈问题。投资者行为不可能将大量资金投放到一个用于不断开发技术而长期无成本回收的项目。其市场前景既决定于技术、成本的突破程度，政府行为和产业政策对市场的影响更具有决定性作用。
据专家分析，近("年内，燃料电池不大可能形成大规模的工业化生产。)*)*’
其它电池
锌镍电池由于矿产资源短缺、循环寿命偏短、生产成本高以及电池本身的技术等问题发展将受到限制，作为电动车电池的主流产品几乎不大可能-#0。
锌/空气电池虽然质量比能量极高，生产和使用过程中对生态环境不会产生明显影响，但电解液碳酸化、失水和吸湿、机械充电方式等都是比较复杂的技术问题-!.0，推广应用将受到能否建立众多“充电站”以及长期运行稳定性等因素的制约。1
结论
电动车电池的前景十分诱人，动力电池将向着高比能量、高可靠性、低成本、安全环保方向发展。近阶段铅蓄电池仍将拥有一定市场，高功率铅蓄电池的技术进步将会加快；氢镍电池、锂二次电池将是今后的重点发展方向；燃料电池市场化条件尚未成熟，在近("年内，大规模产业化可能性不大。电动车电池的性能、成本和环境影响仍是产业化的关键。新型电池商品化进程主要受制于技术突破，其发展次序可能会打破常规，市场突破取决于科学技术的结合。
电动车技术是一项系统工程，必须靠机械、电化学、电子、自动化、材料工程等多学科现代化技术的据专家分析，锂离子$锂聚合物电池是未来最具发展前景的电动车用电池，目前该类电池尚存在一些技术问题，特别是安全性问题。锂锰氧化物及其它复合氧化物等新型电极材料的开发成功，为锂离子电池安全性问题的解决找到了路径，产业化步伐正在加快-!#0。
在国内，锂离子电池作为电动车电池目前还未形成规模，成本相对偏高，性能提高的空间还较大，必须重点在降低成本、采用新型材料、电池管理系统等方面进行研究-(，!’/!80。可以相信，锂离子$锂聚合物电池的产业化将会在近几年内取得突破性进展，随着电池成本的进一步降低，可望脱颖而出，成为电
电池工业
有效结合。参考文献：
孟良荣，等：电动车电池现状与发展趋势
!"#$%&%’())%*+,$-.&)*+
$(&’电池工业)!""1).+%,-2!02*’的“寿命”
$%N&王金良)王琪’再谈废电池的污染与防治$(&’电池工
业)!""*)/+%,-*N’
$%/&王金良’解读欧盟OR3MW法规$(&’电池工业)!""1).
+2,-!#.0!N!’
$%.&P>?576])8
C?7LC>E>C5X=9H$(&’(G>=L?@
$!"&P>?576])?;5A;
J>=9H$(&’(G>=L?@
第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M%1#’
$!!&李晓峰)娄豫皖)李峰)等’正极加入镍粉对6W\_5电
池储存性能的影响$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M%11’$!*&韩喜江)柯春兰)徐崇泉)等’6W\_5电池用纳米混合镍
电极低温放电性能的研究$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M%1.’
$!1&王金良)孟良荣’“关于电动自行车和电池”的几点思考
$(&’电池工业)!""1).+!,-#!0#N’
$!2&6’PC794
?@I!""*:75J=?LE$M&’:75J
$!#&朱伟)凡小勇)胡杰’锂离子电池正极材料]5K
备及其性能的研究$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M""1’$!N&孙玉城)王兆翔)陈立泉)等’锂离子电池锰基正极材料
的合成与应用研究$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M""/’$!/&杜志忠)耿万鹏)肖成伟’大功率锂离子电池组安全充
放电研究$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M"N.’
$!.&谢先宇)周锦鑫)原鲜霞)等’锌0空气电池最新进展
$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M%#2’
$%&陈立泉’混合电动车及其电池$(&’电池)!""*)*"+*,-./0%""’
$!&吴锋)李丽’电动车用高功率二次电池进展$(&’电池工
业)!""1).+!,-2.0#%’
$*&345678595’:;?48=58
G?>@I!""*:75J=?LE$M&’:75J
$1&徐保伯)刘务华)刘怡)等’电动自行车的发展及其动力
电池的选择$(&’电池工业)!""*)/+2,-!""0!"*’$2&张文保’电动自行车用电池和燃料电池现状$(&’电池工
业)!""1).+1,-%/.0%.*’
$#&O>BC95CQ’RS@;744A?@
>I!""*:75J=?LE$M&’:75JJJ>?CL95CD>IRS599
@@I!""*:75J=?LE$M&’:75J
$/&衣宝廉’燃料电池—高效、环境友好的发电方式$6&’北
京-化学工业出版社)!"""’
$.&U>9748V’M>?H>9’W5A;J>=?;DB?58
X=L?@
!""*)/+2,-%.20%..’
$%%&M;79MM’:;IRS59C;
?9B7CC@
$%!&叶丽光)葛智元)王克俭)等’阀控密封铅酸蓄电池高倍
率放电研究$3&’第十二次全国电化学会议论文集$M&’上海-中国化学会电化学委员会)!""*’M%2#’
$%*&张胜永)罗锡均’新型*#\1!S汽车系统高功率电池
$(&’电池工业)!""1).+!,-N%0NN’
$%1&胡信国’动力型SO]3电池的技术进展$(&’电池工业)
!""1).+1,-%N%0%N2’
$%2&闫志刚’我国电动自行车用铅蓄电池的发展$(&’电池
工业，!""1，.+2,^!*"0!*1’
$%#&电池工业编辑部’产业资讯-我国与电池相关矿产资源