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电动船锂电池技术现状及发展趋势

随着港口船舶废气排放标准越来越严格，常规的含硫燃油船舶已逐渐难以满

足规范要求。电池船作为一种静音、环保、零排放的新型动力形式船舶，正逐渐

受到行业关注。然而，受制于当前电池技术的发展以及居高不下的成本，目前已

实船应用的电池船相对较少，且主要集中在功率较小的内河、内湖游船、渡船以

及小型货船等。

铅酸蓄电池能量密度体低、重量大而且循环使用寿命短，目前少量应用在一

些舒适度、安全性要求较高的小型游船。

锂电池相比铅酸蓄电池其循环使用寿命得到大幅提升，目前主流动力电池厂

家锂电池标称使用循环次数高于3000次，相同容量锂电池重量约为铅酸电池的

1/3。但其价格约为铅酸电池的2.5~3.2倍。锂电池船总建造成本相比常规柴油

发电机船价格高出很多。高昂的价格限制了锂电池在大功率、长续航时间的船舶

上的应用。为解决锂电池在船上的应用限制，有以下两种发展方向：电池材料突

破和充电技术提高。

1锂离子电池技术

1.1液态锂离子电池

锂离子电池在混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池混合动力汽车及军用车

辆等领域得到了的应用，锂离子动力电池需求量快速上升。

锂离子电池按照电解质区分可分为两大类：采用有机电解液的传统锂离子电

池和采用固态电解质的全固态锂电池。现阶段量产的电池主要为传统液态锂离子

电池，按照电极材料体系划分可分为三元锂离子电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电

池等。

三元锂离子电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池的性能参数对比如表3所示。

三元锂离子电池的能量密度高于磷酸铁锂电池和钛酸锂电池，安全系数一般；磷

酸铁锂电池安全性较好，但能量密度适中；钛酸锂电池具有高安全系数，循环寿

命长，而且具有较好的脉冲性能和低温性能，不足之处是能量密度较低。目前混

合动力汽车使用的锂离子电池体系涵盖了各种锂离子电池。钛酸锂电池在轻混和

高压混动系统领域具有较为明显的优势，三元锂电池的高能量密度有利于提高电

动汽车的续航里程，在纯电动汽车领域具有优势。

目前商用的液态锂离子电池，续航里程和安全性均尚待进一步提高。液态锂

离子电池在短路情况发生时释放大量热量，引燃有机电解液，产生爆炸隐患。有

机电解液存在的问题还包括：电化学窗口有限，难以兼容金属锂负极和新研发的

高电势正极材料；锂离子并非唯一的载流子，在大电流通过时，电池内阻会因离

子浓度梯度的出现而增加（浓差极化），电池性能下降；工作温度有限（安全工

作温度0～40℃）等。

表3不同体系锂离子电池性能参数

三元锂电磷酸铁锂钛酸锂电

电池体系

池电池池

正极：正极：正极：

电极

NCM/NCA，负LFP，负极：石NCM/NCA，负

材料

极：石墨墨极：钛酸锂

平均

工作电压3.653.22.25

（V）

质量

单体18011890

（Wh/kg）

能

量密320207172

体积

度（Wh/L）

质量

电池

1009560

组（Wh/kg）

能量

体积

密度23