摘要：針對電動汽車產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及存在的問題作了簡要分析，并對新型鐵電池技術(shù)的特點(diǎn)作了簡單介紹，分析了鐵電池技術(shù)在電動汽車上的應(yīng)用和發(fā)展前景。指出電動汽車的研究對于解決能源緊缺、緩解環(huán)境污染等有著重要意義，同時電動汽車也是未來汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

１ 電動汽車產(chǎn)業(yè)化的意義與瓶頸

１．１ 電動汽車產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和人民生活水平的不斷提高，以及我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，我國機(jī)動車保有量急劇增加。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2006年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示：2006年末全國民用汽車保有量達(dá)到4985萬輛（包括三輪汽車和低速貨車1399萬輛）。巨大的汽車保有量帶來的不僅僅是交通擁堵等問題，更為突出的是能源緊缺和大氣污染，汽車對能源與環(huán)境的影響已成為當(dāng)前全球最為關(guān)注的問題。中國作為能源消費(fèi)大國，近幾年能源需求快速增長，對國家能源安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，形勢十分嚴(yán)峻。
　　近十多年來，電動汽車以其節(jié)省燃料、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等技術(shù)優(yōu)勢成為全球汽車業(yè)重點(diǎn)研發(fā)對象。我國的電動汽車已從20世紀(jì)90年代初的純理論試驗(yàn)階段逐步過渡到商品化試生產(chǎn)階段，并有一些低端產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)市場化，但與實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還有一定距離。
　　電動汽車主要以電池為動力源，全部或部分由電機(jī)驅(qū)動，是涉及到機(jī)械、電子、電力、微機(jī)控制等多學(xué)科的高科技產(chǎn)品。按照目前技術(shù)狀態(tài)和車輛驅(qū)動原理，劃分為純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車三種類型。
　　純電動汽車是完全由二次電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力的汽車。由于一次石化能源的日趨缺乏，純電動汽車被認(rèn)為是汽車工業(yè)的未來。純電動汽車?yán)脛恿﹄姵亟M輸出電能驅(qū)動電機(jī)，推動車輛行駛。電池的電能通過充電系統(tǒng)在車輛行駛一定的里程后進(jìn)行補(bǔ)充，純電動汽車的突出優(yōu)點(diǎn)在于用戶端真正實(shí)現(xiàn)了“零排放”。純電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵問題是還沒有完全解決動力電池的技術(shù)和成本?；旌蟿恿﹄妱悠囀窃诩冸妱悠囬_發(fā)過程中為有利于市場化而產(chǎn)生的一種新車型。目前，混合動力電動汽車一般是指采用內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)兩種動力，將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲能器件，如：高性能電池或超級電容器通過先進(jìn)控制系統(tǒng)相結(jié)合，提供車輛行駛所需要的動力。因此混合動力電動汽車沒有從根本上擺脫對石油資源的依賴問題。同時，在以內(nèi)燃機(jī)為主提供動力時，無法有效降低車輛對環(huán)境的影響。因此從技術(shù)角度分析，混合動力電動汽車只能是電動汽車發(fā)展過程中的一種過渡技術(shù)。
　　燃料電池電動汽車是以燃料電池作為動力源的電動汽車。燃料電池是利用氫氣和氧氣（或空氣）在催化劑的作用下直接經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置。具有無污染，只有水作為排放物的優(yōu)點(diǎn)。燃料電池電動汽車就是利用這種電能實(shí)現(xiàn)車輛驅(qū)動。但現(xiàn)階段，燃料電池的許多關(guān)鍵技術(shù)還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。
　　此外，燃料電池的理想燃料—?dú)錃猓谥苽?、供?yīng)、儲運(yùn)等方面距離產(chǎn)業(yè)化還有大量的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問題有待解決，在車上存儲大量壓縮氫氣的安全性也需要認(rèn)真對待。
１．２ 動力電池是制約電動汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的瓶頸
　　目前制約電動汽車發(fā)展的主要問題是電動汽車制造成本和運(yùn)行成本，根本原因還是動力電池技術(shù)問題。動力蓄電池目前存在的主要問題是：能量密度較低而使電動汽車?yán)m(xù)駛里程較短；生產(chǎn)工藝不成熟而導(dǎo)致循環(huán)壽命不高（ 400～1000次）；體積和質(zhì)量較大而使車輛有效載荷降低；電池價(jià)格較高而使電動汽車使用成本增加。就目前的技術(shù)和生產(chǎn)水平而言，每輛電動公交車的動力蓄電池組的價(jià)格在10萬元（鉛酸電池）到40萬元之間（鋰離子電池），使用壽命在1年到2年之間。

２ 鐵電池技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

２．１ 鐵電池技術(shù)簡介
　　近年來，高鐵化合物在電化學(xué)領(lǐng)域的研究非?；钴S，并取得了較大進(jìn)展。由于高鐵作為電池的正極材料時，該電極反應(yīng)為三電子反應(yīng)，電池的電勢以及能量都比傳統(tǒng)的鋅錳電池高。而且這種材料價(jià)格低廉對環(huán)境無污染，因此受到電化學(xué)界的廣泛注意。
　　高鐵酸鹽物質(zhì)在電池反應(yīng)中可以得到3個電子，所以有相對較高的容量。從表 1可以看出，高鐵酸鋰的理論容量高達(dá)601Ah／kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah／kg。而 Mn02 的容量為308Ah／kg。

圖1是高鐵酸鉀—鋅電池和鋅—錳電池放電曲線比較。7號電池在 0.5ｍＡ／ｃｍ2 的電流密度下恒電流放電，Ｋ２ＦｅＯ４ 正極材料對 Ｚｎ 的平均放電電壓是 １．５８Ｖ。該電壓高出鋅錳電池平均放電電壓（ １．２７Ｖ） ２４％，前者的放電容量比后者高３２％ 。在以上條件下其放電效率為８５％ 。與傳統(tǒng)的鋅錳電池相比，高鐵一次電池具有高電壓（ ＯＰＶ： １．９Ｖ） 、高能量（ １．５５Ｗｈ， ＡＡＡ） 、不消耗電解液和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。

２．２ 高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)
　　高鐵電池是以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽（Ｋ２ＦｅＯ４、ＢａＦｅＯ４ 等）作為高鐵電池的正極材料，來制作能量密度大、體積小 、重量輕、壽命長、無污染的新型化學(xué)電池，與普通蓄電池相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（ １） 高能高容量。目前市場上的民用電池比功率只有 ６０～１３５Ｗ／ｋｇ，而高鐵電池可以達(dá)到 １０００Ｗ／ｋｇ 以上 ， 放電電流是普通電池的 ３～１０ 倍。特別適合需要大功率、大電流的場合。
（ ２） 高鐵電池性價(jià)比高。堿錳電池不能滿足目前需大電流大容量用電的數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)等電子產(chǎn)品的需要，鋰離子電池因成本在此方面不具很強(qiáng)的競爭力。
（ ３） 高鐵電池放電曲線平坦。如 Ｚｎ－ Ｋ２ＦｅＯ４， ７０％以上的放電時間在 １．２～１．５Ｖ。
（ ４） 原料豐富。地殼中最為豐富的元素為鋁和鐵 ， 鐵在地殼中的含量為 ４．７５％，錳的含量為 ０．０８８％。同時每 ｍｏｌ＋６ 價(jià)鐵能產(chǎn)生 ３ｍｏｌ 電子 ，而每 ｍｏｌ＋４ 價(jià)錳僅能產(chǎn)生 １ｍｏｌ 電子，鐵的用量在自身非常豐富的情況下，僅是錳的１／３，大大節(jié)約了社會資源，降低了原料的成本。
（ ５） 綠色無污染。高鐵酸鹽放電后的產(chǎn)物為 ＦｅＯＯＨ 或Ｆｅ２Ｏ３－ Ｈ２Ｏ， 無毒無污染 ， 不需要回收。
２．３ 鐵電池技術(shù)的市場應(yīng)用
　　近日 ， 在深圳第九屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上，比亞迪股份公司展示了自行研制的 Ｆ６ 雙模電動汽車，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。這款雙模電動汽車使用的動力電池是名為“ＥＴ－ ＰＯＷＥＲ”的鐵動力電池，它是比亞迪在電池領(lǐng)域的最新成果。
　　比亞迪股份公司的“鐵電池”在“低成本”、 高容量”及“高安全”等三個指標(biāo)上都取得了實(shí)質(zhì)性突破。該電池采用的是資源豐富、價(jià)格低廉鐵元素材料，成本低；而材料本身的高比容量及后續(xù)的性能設(shè)計(jì)保證了此電池與其它常用鋰離子電池的能量密度相近；高熱穩(wěn)定性材料的選擇和縝密的工藝設(shè)計(jì)也使該電池通過了系列安全測試，安全性能穩(wěn)定。此外，它還具有長循環(huán)壽命、寬使用溫度范圍和優(yōu)異的大電流放電性能等一系列優(yōu)良特性。
　　從 ＤＭ 雙模電動汽車本身來講，Ｆ６ＤＭ真正解決了能源問題、安全問題、充電問題和產(chǎn)業(yè)化問題，鐵電池不僅無污染，無安全隱患，還可以回收；ＤＭ雙模電動車可以用家用電源進(jìn)行充電，１０ｍｉｎ 可以快充５０％，慢充 ９ｈ 完成。據(jù)悉，整個ＤＭ系統(tǒng)的成本費(fèi)用為５萬元，產(chǎn)量提高后成本還可大幅降低。

３ 結(jié)束語
　　鐵電池技術(shù)具有高電壓、高能量、無污染等優(yōu)點(diǎn)，而且目前已開始從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)品商業(yè)化，市場前景不可估量，大力發(fā)展鐵電池技術(shù)對我國電動汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)有著重要而深遠(yuǎn)的意義。