新能源商用车动力电池发展趋势

摘要：我国新能源汽车产业发展迅猛，特别是在2020年，我国新能源汽车产销均超过了100万辆。在市场快速发展的同时，也暴露出了新能源商用车在动力电池、整车集成等方面的一些问题。针对这些问题，工信部副部长辛国斌在日前召开的2022年中国电动汽车百人会论坛上提出要继续加大商用车新能源化推进力度。在电动化加速推进的同时，要确保新能源商用车的技术路线和发展方向正确、产品性能达标、成本能够下降。为此，本文通过对新能源商用车动力电池技术发展趋势进行分析，以期为相关企业和研究人员提供参考。

关键词：新能源；商用车；动力电池

引言

近年来，我国新能源商用车发展势头迅猛，但也存在着技术路线不清晰、产品性能有待提升、成本偏高等问题。新能源商用车主要以纯电动为主，同时还包括氢燃料电池、甲醇燃料等。当前我国商用车市场主要由传统燃油商用车、新能源商用车组成，其中传统燃油商用车占到了90%左右。我国的商用车新能源化程度很低，但增长速度很快。在“十四五”期间，我国新能源商用车的销售占比将超过10%，其中纯电动占比达到80%以上。同时，在未来几年中，新能源商用车还将持续快速增长，这主要得益于我国新能源汽车的快速普及和国家政策的大力支持。从目前的发展趋势来看，电动化仍是新能源商用车未来发展的主流趋势。

在世界各国对可再生能源及环境保护的关注下，新能源汽车动力电池的应用范围正在快速扩大。从最早用于客车的动力电池，到现在已经在大众运输、商用车、专用车和新能源车等众多领域得到了广泛的应用。在公交方面，采用电动公交车、地铁等公交车辆，实现“零污染”运行，为绿色、高效率的城市出行提供了一条新途径。在商业车辆方面，电力货车和物流车的使用也在不断增长。随着石油价格的不断变化，以及日益严苛的排放标准，这种新型交通工具在城市配送、短途运输等方面表现出了极佳的经济效益和环境效益。此外，电动吸尘器、电动消防车等特种车辆也开始使用这种动力电池。这些申请表明，在保证运行性能的前提下，可以减少运行费用，降低对环境的影响。另外，动力电池也可用于移动电源、移动电源等移动能源领域，可满足临时性或边远地区供电需求，具有广阔的应用前景。

一、新能源商用车动力电池发展现状

根据工信部发布的数据，2020年，我国新能源商用车产销分别完成15.2万辆，同比分别增长1.8倍和1.7倍。其中纯电动商用车产销分别完成10.6万辆和10.4万辆，同比分别增长14.5%和11.3%；插电式混合动力商用车产销分别完成2.2万辆和2.9万辆，同比分别下降9.7%和15.2%；燃料电池商用车产销分别完成698辆和804辆，同比均下降62.4%。从上述数据可以看出，2020年我国新能源商用车销量已经超过了燃油车。同时，我国新能源商用车动力电池装车量也已经超过了5万只。据工信部统计，2020年我国新能源商用车动力电池装车量占全球的72%左右。

二、探索应用新型电池

（一）钠硫电池

钠-硫电池由于具有高比能、廉价等优点，被广泛应用于高温环境下的储能器件。该装置以液体钠为负电极，液体硫磺为正电极，固态电解质为隔膜，工作温度在300-350摄氏度之间。在放电时，通过固态电解液将钠离子从负电极向正电极转移，在正电极上与硫发生反应，形成钠硫；在充放电过程中，反应发生逆转，钠离子从钠硫中释放出来，并返回到负电极。钠-硫电池是一种非常高的比容量（250 Whkg），其比容量远远超过了常规锂、铅酸电池。同时，钠、硫价格低廉，从理论上讲，钠-硫电池是一种良好的经济性能。但是，目前的钠-硫电池还存在着工作温度高、循环稳定性差、安全隐患大等问题。在高温环境下，为了保证蓄电池的高效运行，需要采用专门的隔热措施及温度控制系统。另外，纳离子与水发生强烈的反应，发生意外时会带来一定的安全隐患。钠硫电池曾经在美国福特的电动车中得到广泛使用，但因其高温工作性能受到制约，已逐渐被锂、燃料电池等替代，目前主要用于能量存储等领域。随着材料学的不断发展，以及新一代钠-硫电池的研究开发，钠硫电池在新能源汽车上的应用前景也越来越广阔。

（二）飞轮储能器

飞轮储能装置主要包括：一根高速转动的飞轮，一台发电机，一台电子控制装置。该技术采用高速转动的飞轮来蓄能，采用机电能转换器件，将其转化为电能。飞轮储能装置以其较高的比能、较高的能量转化效率和较高的比功率等优点而备受关注。飞轮蓄能器是一种新能源汽车的辅助储能装置，它可以在高转速下进行能量回收，比如保时捷911GT3R混合动力车，制动时蓄能，出弯后再充能，蓄能需要6-8秒，前两台发动机最大输出功率160马力，后置内燃机。虽然目前飞轮蓄能装置在一般商用车及混合动力车上的应用还比较少，但是，随着该技术的不断发展，该问题也将逐渐被解决。

（三）空气电池

空气电池具有超高的理论比容量，在新能源汽车领域具有广阔的应用前景。该技术的最大优势在于其高比能，理论上可实现比普通锂离子电池几到几十倍的容量，从而在同等质量下实现更长的续航时间。另外，空气电池所需的阴极材料种类少，氧来源丰富，理论上可降低原料价格，减少对环境的污染。但是，目前空气电池存在电解液稳定性差、过氧化氢的可逆生成和分解、电池循环寿命和实际使用性能不佳等问题。当前，空气电池尚处在研发阶段，但其发展潜力巨大，对新能源汽车的发展具有重要意义。

结论

在新能源商用车市场，政策的支持是关键。当前新能源商用车的发展，对动力电池的技术也提出了更高要求。现阶段，国内主要的新能源商用车动力电池技术路线为三元锂电池、磷酸铁锂电池和磷酸铁锂电池，其中磷酸铁锂电池技术路线的优势最大。但磷酸铁锂电池也存在着安全性、低温性能、寿命等方面的缺点。为了解决这些问题，一方面需要从材料技术方面入手，例如通过提高电极材料的活性和稳定性来提高其安全性；另一方面，也需要从整车集成角度出发，通过整车集成降低动力电池的体积和重量，同时通过高功率密度电芯来提升电池容量。在未来发展中，还需要继续优化材料体系和优化单体结构设计等方式来实现更高的能量密度和更长的续航里程。

参考文献

[1] 谢隽阳，乐为，郭本海.基于生产者责任延伸的新能源汽车动力电池回收帕累托均衡[J].中国管理科学， 2022， 30（11）：12.

[2] 王亚平.高职院校专业课课程思政探索与实践＼n——以新能源汽车动力电池及管理系统检修课程为例[J].汽车实用技术， 2023， 48（19）：170-173.D

[3] 滕 飞.新能源汽车动力电池回收利用现状和对策研究[J].国际会计前沿， 2024， 13（1）：4.

[4] 文艳玲，杨玲玲.浅析宝骏新能源汽车动力电池供电系统的故障诊断与维修[J].汽车博览， 2022（5）：121-122.

[5] 白国振，李聪，王双园，等.新能源汽车动力电池冷却系统热仿真及优化[J].能源研究与信息， 2023， 39（3）：183-188.

[6] 陈益庆，查文珂，张希，等.新能源汽车动力电池回收利用的现状及建议[J].电池， 2024（001）：054.

[7] 朱辉.政府干预下的闭环供应链网络优化——以新能源汽车动力电池为例[J].物流科技， 2023， 46（14）：136-139.

[8] 黄兴林黄朝志丁运虎毛祖国马爱华.新能源动力电池壳环保无铬钝化工艺[J].电镀与涂饰， 2022， 41（21）：1531-1534.

宋珀宇，1998.02，男，辽宁省阜新市，本科学士，商用车电气系统设计