- 背景
新能源汽车可以减少燃油汽车尾气排放造成的污染，并且能有效缓解能源紧缺的问题。随着汽车技术快速发展和人们越来越注重对环境的保护，新能源汽车的出现成为汽车节能减排的解决方法[1-3]。近年来由于汽车产业特别是燃油车的发展导致我国对石油的依赖，对我国的经济和能源造成较大影响[4]，为使我国经济和能源稳定，新能源汽车将成为主流趋势。
新能源汽车分为混动式、纯电动式和燃料电池式三种。其中，纯电动汽车以低能耗、低噪音、零排放的优点迅速成为新能源汽车的发展方向，其充电控制系统对电池组进行综合高效安全的管理，涉及电动汽车的整车安全性、可靠性和智能化，是新能源汽车的关键技术难点[5]。在纯电动汽车电池中，锂离子电池因其能量密度相对高，寿命长，无记忆效应的优点成为了纯电动汽车动力汽车的首选。根据当前电动汽车的发展趋势与现状，对电动汽车锂电池热仿真分析是十分必要的。
- 电动汽车锂电池的研究现状
2.1国外研究现状
Kennedy B, Patterson D, Camilleri S[6]指出1837年Davidson于阿伯丁制造了世界上第1辆以电池为动力源的车辆。在19世纪末到20世纪初之间，电动汽车由于缺乏成熟的电池技术和合适的电池材料发展得非常缓慢，以内燃机为动力的传统汽车占领了市场。第1代现代电动汽车EV1由美国通用汽车公司在1996年制造，它采用的是铅酸电池技术。1999年研发的第2代通用汽车公司的电动汽车以镍氢电池为动力源，一次充电的行驶里程是前者的1.5倍，同样因无竞争力而退出市场。同期，日本丰田汽车公司利用镍氢电池技术制造了将内燃机和电动机相结合的第3代电动汽车，即混合动力车(hybrid electric vehicles, HEVs)。Wakihara 认为[7]HEV是具备多个动力源(主要是汽油机、柴油机和电动机)，根据情况同时或者分别使用几个动力源的机动车辆。镍氢电池成为在电动汽车电池技术的研究领域和市场应用中最受关注的电池。2006年锂离子电池技术的迅速发展，特别是在安全性方面的大幅提高，使之逐步被应用于纯电动车和混合动力车，成为镍氢电池强劲的竞争者。2007年，插电式的混合动力车(plug-in HEVs，PHEV)诞生了。Tamura K, Horiba T认为[8]锂离子电池的阴极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等，阳极材料主要有石墨、钛酸锂等。T. Tsuruda[9]介绍了一种快速导电离子表面技术，能够在10~20s内使充满的磷酸铁锂电池完成放电。目前看来磷酸铁锂、锰酸锂电池一类的锂离子电池仍有改进的空间，但潜力有限。各国研究机构都针对电动汽车需求加紧新电池的研究工作。KOLIBRI电池技术由德国DBM Energy公司研发，是一种锂聚合物电池实际应用中电池组容量高达100kW·h，质量约为300kg(比能量约为340W·h/kg)，可提供55kW的功率。
2.2国内研究现状
刘宗巍,马雨晴等人认为[10]电动汽车电池产业同样进入了加速发展的新阶段。纵观电动车的整个发展过程，出现过多种不同类型的汽车和电池，其中产生巨大影响并商业化使用直到现在的电动汽车电池主要有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。汪亮认为[11]相较镍氢电池，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍。锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染；电池单个性能指标的数值范围跨度大，这是因为锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差异。锂离子电池可分为锂离子电池和锂聚合物电池2种。徐莉玫认为[12]PHEV与HEV最大的不同是它的电池能量可来自于电网，而不完全依靠内燃机化石燃料提供。当电池电量高时，PHEV采用纯电动车模式(动力完全来自电池)行驶，电池电量降低时，进入传统的HEV模式。2008年至今，金融危机、国际油价的高位震荡和节能减排等产生巨大的外部压力，全球汽车产业正式进入能源转型时期。刘红强,欧阳志红[13]指出要将锂离子电池大量应用于电动汽车仍然存在问题，主要是因为多种性能的限制，包括锂离子电池的安全性、循环寿命、成本、工作温度和材料供应。锂离子电池目前以小容量、低功率电池为主，大容量高功率的锂离子电池尚未大规模生产，因此针对电池组的电池管理系统中一些不成熟的技术(如均衡充电技术)是锂离子电池尚未在电动汽车中广泛应用的重要原因之一。闫云敬[14]锂离子电池技术的先进性和在新兴关键市场(电动汽车领域)的应用，已激发全球范围内的研发热潮，因此锂离子电池势必将在电动汽车和新能源领域占据重要位置。辛喆,葛元月等人[15]目前在电动汽车中，应用较多的锂离子电池是磷酸铁锂电池，它具有磷氧共价键结构，使氧原子不会被释放出来，因而热稳定性和安全性较好，同时价格相对便宜。这些因素使磷酸铁锂电池成为小型电动汽车和PHEV动力电池首选。然而在锂离子电池中，磷酸锂电池的比能量、比功率以及运行电压相对较低，在大型纯电动车应用方面钴酸锂和锰酸锂电池等更具优势。乔维德,凌兴宏认为[16]世界各国对发展电动汽车实现交通能源转型这样的技术路线达成了高度共识；锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液(有机溶剂溶解的锂盐溶液)。最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7V。我国锂离子电池产量增长快速，2018年总产值约200亿元，产量约为9000t，质量基本达国际水平。国内锂离子电池关键材料的产业化，为锂离子动力电池的发展创造了有利条件。徐军,王禹等人[17]主要的车用锂离子动力电池生产商有中航锂电，中信国安盟固利和万向集团等。北京作为“十城千辆”的代表城市，2019年开始推广新能源汽车，2011年北京有50辆北汽福田的“迷迪”纯电动出租车开始在延庆试运行。李雅菲[18]汽车采用北京汽车新能源电池科技有限公司所生产的锂离子动力电池，电池容量25kW·h，理论续航里程150km。王传经等人[19]锂离子电池的主要原材料为锂，我国的锂矿资源丰富，已探明的锂总储量居世界第2；锂离子也存在于海水中，未来可利用太阳能从海水中提取。此外，锂离子电池具有循环使用的潜力，可解决对原材料的需求问题。最终锂离子电池的价格在大规模商业化之后会下降。李强[20]国内外越来越多的汽车厂家选择锂离子电池作为电动汽车的动力电池，锂离子电池技术方面的研究也在不断地取得突破。我国的电动汽车科技发展“十二五”专项规划中指出将推动以锂离子动力电池为重点的车用动力电池产业发展，使之具有国际竞争能力。李敦迈[21]介绍近期在钒基磷酸盐锂电池技术上取得了进展，此种锂离子电池将比目前广泛应用的磷酸铁锂电池具有更高的功率和更好的车辆应用性能。王业斌[22]对于锂离子电池技术最大的挑战是继续扩大电池容量，同时保证安全性和循环次数不受影响，并降低成本。此外，电动汽车电池的快速充放电能力对于它未来作为风电和太阳能等新能源发电的备用非常重要。吴盛军[23]电池高性能的基础是先进的膜技术(alpha polymer technology，阿尔法聚合物技术)，它提高了锂离子电池的稳定性和效率；结构上单体组件呈片状，降低高电流发热量，使效率高达97%。具有应用前景的还有锂硫电池。锂硫电池为二次锂电池，由单质硫、金属锂和有机电解液组成，具有比能量高、成本低、环境友好的特点。
参考文献
[1]周冯琦，胡秀莲，理查德，等. 应对能源安全与全球变暖的挑战[J].2009,67（1）.
[2]Van Mierlo J,MaggettoG,LataireP.Which energy source for road transport in the future
