随着氮氧化物生成的酸雨和CO2引发的全球变暖所造成的环境破坏以及如何使能源资源多样化已成为现代社会亟待解决的课题。而CO2气体主要来自燃料燃烧排放气体，据估计，约20% 的CO2气体来自汽车排放。因此，环保的要求带动了电动汽车(EV)及电动汽车用电池的发 展 。1997年在东京举行的汽车展览和1998年在底特律举行的汽车展览均向人们展示了一些使用 电池的技术。本文主要论述了EVs用先进电池的现状及其发展。
1 电动汽车业及所用电池的发展现状
1.1 美国
在美国，已有几个州要求汽车制造商发展和销售零排放汽车(ZEVs)。加利福尼亚航空资源委 员会(CARB)和7个主要汽车制造商(克莱斯勒、福特、通用、本田、马自达、尼桑和丰田) 在1996年签订协议，要求在这个州销售新的汽车和轻型卡车必须有2%为零排放，到2003年有 10%为零排放。同样在马塞诸塞州和纽约及缅因州、马里兰州和新泽西州，也要求到1998年 至少有2%汽车为零排放，到2003年有10%为零排放。因此，估计到1998年，美国将有2万辆EV s在路上行驶，而到2018年，EVs将超过700万辆。
由于ZEV法案的颁布和实施，美国几大主要汽车制造商已广泛深入地开展了EVs研究及开发。其中，通用(GM)汽车公司一直是电动汽车行业的领导者，已开发了Saturn EVI两座铅酸电池 电动汽车。1998年，GM-Ovonic公司与美国能源部合作，用MH/Ni电池取代铅酸电池，使电动 车的一次充电行驶距离达到160km，但价格为10 000美元/只，是US ABC规定的2倍还多 。GM 公司希望能在2001年开始生产混合电动车，在2004年开始生产燃料电池电动车，它们都将配 备MH/Ni电池。福特汽车公司在1998年生产的Ranger卡车，使用阀控式免维护908kg铅酸电池 。公司将在1999年的Ranger EV模型中采用MH/Ni电池，并将使用Aero Vironment公司的快速 充电技术为Ranger电动车的铅酸电池进行快速充电，使在20min内再充电达80%。因为直到 现在，Ranger行驶50km仍需4h充电时间。克莱斯勒公司在1998年的EPIC汽车上使用先进 的铅酸电池。现克莱斯勒公司正与SAFT公司合作，为EPIC配备MH/Ni电池。据称，使用MH/Ni 电池后，一次充电行驶距离从68km提高到90km。
1.2 日本
日本国际贸易与工业厅(MIZI)在东京发起一个大的工程-锂电池贮能及技术联合会(LIBES)， 发展电动车用二次电池。日本电动车协会于1991年10月制定了2000年电动汽车普及计划，到 2000年日本电动汽车将达到20万辆为1991年的200倍。因而也大大推动了EVs用电池的发展 ［4］。由于加州ZEV法案及世界各国对环保的要求，日本的几大主要汽车制造商开发 研制电动汽车的活动均较为活跃。
在发展电动车和混合车技术中，丰田汽车公司较为积极。其最新的RAV4LV-EV汽车使用MH/Ni 电池，一次充电行驶距离为130km，最大速度为80km/h，所用电池是与松下公司共同开发的，在展览会上展出的PEM-FC型电动车，使用燃料电池和MH/Ni电池。而另一汽车公司尼桑 公司，1998年在日本市场销售电动车，并将在美国销售Altra-EV。电动车采用索尼公司的锂离子电池，一次充电行驶距离为124km，充电5h后，最大速度为75km/h。尼桑北美公司的Altra-EV于1998年1月在Los Angeles汽车展览上亮相，并第一次在美国对锂离子电池电 动车进行大规模的路上测试。使用索尼公司锂离子电池的四人汽车一次充电行驶里程为120 km，最大速度为75km/h。Altra-EV所用锂离子电池比能量达90Wh/kg，是传统铅酸电池的 3倍，比MH/Ni电池高约50%，且循环寿命长，可达1 200次，使用寿命约为10年。尼桑公司相信当大规模生产时，锂离子电池价格可与铅酸电池竞争。
1.3 欧洲
据估计，到2000年，德国电动汽车总数将达到564万辆，法国每年销售电动车将达到10万辆 ，其它国家将会达到40万辆［6］。欧洲电动汽车联合体，欧洲电池研究 与发展联合会(BRADE)主要研究MH/Ni电池和锂离子电池。欧洲第一辆锂离子电池电动汽车于 1997年10月在法国Poiton-Charentes地区进行测试，标致106是其中的一种。所用锂离子电 池由SAFT公司提供，比能量为100Wh/kg，一次充电行驶距离可达124km。
1.4 亚太地区
在亚太地区，随着人们经济能力的增强，汽车的销售量正逐步上升。据预测，在1999年和20 00年，亚洲汽车销售将会分别增长15%。因此，在东南亚，尤其是在中国，电池工业也因汽 车工业的发展而得到快速发展。1997年到2002年，亚太地区电动车用电池数列于表1中。
表1 亚太地区电动车用电池 万只
国家或地区 1998年 2000年 2002年
印度 820 870 910
中国 2 150 2 320 2 510
中东 220 230 230
印尼 710 740 770
新西兰 300 330 340
日本 2 440 2 510 2 610
马来西亚 430 450 470
泰国 850 880 930
台湾 650 690 730
韩国 1 270 1 300 1 380
澳大利亚 360 370 380
总 计 10 190 10 640 11 160
2 电动车用先进电池进展
可以说，现在EVs用电池市场是铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池三分天下，但随着ZEV法案 的颁布和 实施及电池技术的发展，氢镍和锂离子电池将会占据越来越重要的市场份额，并成为EVs用 主要电池。以下即重点介绍电动车用氢镍和锂离子电池的进展。
2.1 氢镍电池
Ovonic电池公司是世界上最重要的MH/Ni电池生产者，产品占全世界EVs用MH/Ni电池的95%， 其电池质量比能量超过80Wh/kg，体积比能量超过2 00Wh/L。USABC于1992年同Ovonic电池公司签订了第一个合同，开发用于EV的MH/Ni电池，以 满足中期目标。Ovonic电动车用MH/Ni电池已在美国、欧洲、亚洲等地区被广泛使用。其MH/ Ni电池已达到质量比能量95Wh/kg的目标，并很快会达到120Wh/kg的目标。Hyundai汽车公司 的电动汽车使用其MH/Ni电池，一次充电行驶里程可达390km［9］。
SAFT公司也在进行EVs用MH/N电池的研制开发工作。1993年，SAFT与US ABC签定了1780万美 元 的开发EVs用MH/Ni电池的合同。其最新MH/Ni电池容量为128Ah，质量比能量为65Wh/kg，体 积比能量为130Wh/L［6］。
为了达到USABC长期目标，现USABC已与Ovonic和SAFT公司分别签订了2 840万美元和3 180 万美元的合同，进行MH/Ni电池研究［9］。
另外，除了上述公司以外，丰田/松下电池公司，开发了适用于“RAV4”的MH/Ni电池，电池 容量为95Ah，质量比能量为63Wh/kg，功率密度为200W/kg。开发的小型EV用电池组质量 比能量为53Wh/kg，功率密度为300W/kg。而适用于E-com的MH/Ni电池，1次充电行驶距离可 达1 00km，将在今春开始进行试验。Honda公司开发了27kWh级电池组，质量比能量为57Wh/kg, 用于EVPLUS电动车。德国瓦尔塔公司开发的EV用MH/Ni电池，质量比能量为60Wh/kg，功率密 度 为165W/kg，已在“WAVE”电动车上应用［10］。
2.2 锂离子电池
在第9届国际锂电池会议上，EV和HEV(混合型电动车)用锂离子电池是会议关注的热点之一，报道了不少研究进展和结果。很多国家以政府的形式支持电动车用锂离子电池。
SAFT美国公司作为PNGV一部分的锂离子电池研究正在各个方面向USABC的长期目标靠近，如 比能量、功率密度、循环寿命等。目前，只是价格(3kWh电池，$150/kWh)仍未达到目标 。SAFT已经证实所研制的锂离子电池，可进行12万次浅充放电循环，容量损失小于20%，且 安全性好。在这一基础上，SAFT美国公司的R&D中心与US ABC和DOE签订了一个9 800万美 元的 合同，进行EVs用锂离子电池的研究。现已用6Ah和12Ah单电池组装成0.3～0.5kWh模块， 其 质量比能量60Wh/kg(1C)，峰功率1.2W/kg(50%DOD)。浅充放时循环寿命5万次(30%DOD )到6.5万次(1%DOD)。
日本已开发成功移动用400Wh级单电池和3kWh电池组模块，以及静态型250Wh单电池和2kWh级 电池模块。
在法国政府和欧盟的支持下，电池研究单位和汽车制造厂合作研究电动车用锂离子电池， 1kWh模块由6个圆柱形的40～50Ah单体电池组合而成。现几组电池正装车试验，电池质量比 能量为120Wh/kg，体积比能量为200Wh/L，充一次电行驶200km。此外，法国电力公司和Bo llore Technologies合作研究聚合物电池，作为EV动力源。1993～1997年为第1阶段，研制 出40Ah单电池，80%DOD充放电循环，比能量为160Wh/kg，可循环600次，并能在80℃工作 。1998～2000年为第2阶段，研制2kWh模块及电池管理系统，单电池的指标：150Wh/kg(0.5 C) ，200W/kg(峰功率，80%DOD)，寿命500次；电池块指标：比能量120Wh/kg(0.5C)，比 功率120W/kg，寿命500次。
德国瓦尔塔公司对高能量密度型和高功率密度型电池作了研究，高能量密度型电池为方型， 容量为60Ah，质量比能量为115Wh/kg，功率密度30W/kg，循环900次(100%DOD)。高功率型 为圆柱形(HEVs用)，比能量50Wh/kg，比功率480W/kg(10C)，循环寿命＞600次(100%DOD )。
3 结语
据预测，到2005年电动车年销售量为72万辆，占总销售量的1.2%；2010年为170万 辆，占总销售量的2.6%。而到2005年，电动车市场各种电池所占份额为：MH/Ni电池64%； 锂离子电池15%；铅酸电池11%；锂聚合物电池2%；Na/NiCl2电池和锌/ 空气电池各占1.5%。MH/Ni电池将成为EV电池的主力军［12］。预计在2006～2012 年期间，当锂离子电池进一步发展时，MH/Ni的市场份额将缩小。锂离子市场份额将会扩大 。
