新能源代表元素有哪些

新能源汽车需要稀土钕、镧、铈、氧化镨、铷等。稀土永磁电机是新能源汽车区别于传统汽车中的三大重要部件之一，也是新能源汽车动力源。以特斯拉为首的新能源汽车所采用的“永磁技术”，对钕的依赖就像人类离不开氧气一般。

而新能源汽车电池以稀土中的镧、铈等元素作为电极材料的主要成分，具有安全性高、抗衰减、耐低温、可充电时间快。

稀土在新能源汽车的应用：

一、稀土永磁电动机

稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机，其工作原理与电励磁同步电机相同，区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。

与传统的电励磁电机相比，稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠，体积小，质量轻，损耗小，效率高等显著优势，而且该电机的形状和尺寸可以灵活设计，这使得它在新能源汽车领域中深受高度重视。

稀土永磁电机在汽车中主要是将动力蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。

二、稀土动力电池

稀土元素不仅仅是能参与目前主流锂电池电极材料的制备，还能很好地作为铅酸蓄电池或镍氢电池的正极制备原材料。

1、锂电池：由于稀土元素的加入，材料的结构稳定性得到了较大的保障，同时活性锂离子迁移的三维通道也得到了一定的扩充，这使所制备的锂离子电池有了更高的充电稳定性和电化学循环可逆性，以及更长的循环寿命。

2、铅酸电池：就国内的研究表明，稀土的加入有利于提高电极板铅基合金的抗拉强度、硬度、耐腐蚀性能和析氧过电位，活性组分中添加稀土可减少正极氧气析出量，提高正极活性物质的利用率，从而改善蓄电池的性能和使用寿命。

3、镍氢电池：镍氢电池具有高比容量、大电流、好充放电性能、无公害等优点，因而被称为“绿色电池”，并在汽车、电子等领域上得到广泛应用。为了使镍氢电池在保持优良高速放电特征的同时抑制其寿命的衰减，日本专利JP2004127549介绍电池负极可由稀土-镁-镍基储氢合金组成。

三、三元催化器中的催化剂

并不是所有的新能源汽车都能够实现零排放，比如混合动力汽车和增程序电动汽车，它们在使用过程中会释放一定量的有毒物质。

为了减少其汽车尾气的排放量，部分车辆在出厂时都会被强制要求安装三元催化器，其会在高温汽车尾气通过时，通过内置的净化剂增强围棋中的CO、HC、NOx三种气体的活性，促使它们完成发生氧化还原反应，生成无害气体，利于环保。

而三元催化器的主要构成成分正是稀土元素，稀土在这其中起到的关键作用就是储存材料，替代部分主催化剂以及作为催化助剂等。尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，而这些物质元素都是中国稀土矿中所富含的。

四、氧传感器中的陶瓷材料

稀土元素由于电子结构较为特殊，而具有独特的储氧功能，常被用于电子燃油喷射系统氧传感器中的陶瓷材料的制备，使之催化效果更佳。电子燃油喷射系统是汽油发动机取消化油器而采用的一种先进的喷油装置，主要由空气系统、燃料系统和控制系统三大部分组成。

此次之外，稀土元素还在齿轮、轮胎、车身钢材等部分都有着广泛应。可以说，稀土是新能源汽车领域必不可少的元素。

新能源汽车的电池是汽车的核心。但是电池材料是什么呢？

1.阴极材料介绍

三元锂电池分布在我们生活的每一个角落。除了汽车，还有手机和电脑。没有锂电池，人类的生活会受到很大的影响。正极材料是目前锂离子电池中锂离子的主要储存场所，其性能直接影响锂离子电池的性能。新能源汽车的续航里程很大程度上与阴极材料有关。

2.常见阴极材料的比较

正极材料主要分为四类：三元、磷酸亚铁锂、钴酸锂和锰酸锂。这四种阴极材料各有特点，可以对新能源汽车产生很大的影响。三元材料是几种多元金属材料的复合氧化物。并且可以充分发挥金属的优势，而且电池容量相对较高，所以在乘用车上应用广泛。目前市场上的新能源汽车多采用三元锂电池。

磷酸亚铁锂原料含量低，具有良好的可回收性和安全性。缺点是容量低，所以主要用于动力电池中的公交车和物流车。锰酸锂资源丰富，价格便宜。循环不良，高温时衰减严重，所以在动力电池中少量使用。钴酸锂能量密度高，但价格高，不环保。目前主要用于3C电子产品。

1、铅酸蓄电池：铅酸蓄电池已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池，它可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高。

2、镍氢蓄电池：镍氢蓄电池属于碱性电池，镍氢蓄电池循环使用寿命较长，无记忆效应，但价格较高。国外生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie、丰田和松下的一个合资公司。Ovonie现有80A·h和130A·h两种单元电池，其比能量达75－80W·h/kg，循环使用寿命超过600次。这种蓄电池装在几种电动汽车上试用，其中一类车一次充电可行驶345km，有一辆车一年中行驶了8万多公里。由于价格较高，目前尚未大批量生产。国内已开发出55A·h和100A·h 单元电池，比能量达65 W·h/kg，功率密度大于800W/kg的镍氢蓄电池。

3、锂离子电池：锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍，是镍镉电池的4倍，并且人类只开发利用了其理论电量的20%～30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池，至今已取得突破性进展，研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。

4、镍镉电池：镉电池镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达55W·h/kg，比功率超过190W/kg。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4～5倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“记忆效应”，容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后，作一次完全充放电，如果已经有了“记忆效应”，应连续作3～5次完全充放电，以释放记忆。另外镉有毒，使用中要注意做好回收工作，以免镉造成环境污染。

5、钠硫蓄电池：钠硫电池的优点：一个是比能量高。其理论比能量为760W·h/kg，实际已大于100W·h/kg，是铅酸电池的3～4倍；另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200～300mA/mm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100%。钠硫电池缺点，主要其工作温度在300～350℃，所以，电池工作时需要一定的加热保温。而高温腐蚀严重，电池寿命较短。已有采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。也有性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。

当然，使用氢燃料电池、铝空气体电池、液流电池、石墨烯电池等的电动汽车还是少数。

我们来谈谈两种常见的电池:

1.锂离子电池主要包括磷酸亚铁锂、锰酸锂和三元锂电池。其特点是功率密度和能量密度高，价格高，充电慢。一般用于高端定位车辆，比如 特斯拉 。

2.与锂离子电池相比，铅酸电池功率密度和能量密度较低，充电慢，但价格便宜。因为污染，中国不鼓励发展。

那么什么样的电池才是理想的电池呢？具体来说，要满足四个特点:能量密度要大，这样续航里程才能够远；功率密度要大，使发动机的工作功率足够大，起步更快，爬坡更有力；充电效率要快；成本低，寿命长。

按照目前的技术来看，电池水平已经是遏制电动汽车发展的瓶颈。在电机和电子控制方面，技术相对成熟。未来谁能在电池技术上领先，可能会引领电动车行业。

主流有磷酸铁锂和三元。

1、（300073）当升科技：国内领先的锂离子电池正极材料专业供应商。

2、（000839）中信国安：子公司盟固利是国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂生产商，国内唯一大规模生产动力锂离子二次电池厂家。

3、（300037）新宙邦：国内领先的电子化学品生产企业，铝电解电容器化学品国内市场占有率30%。

新能源汽车电池材料：

锰酸锂电池成本低、安全性和低温性能好的正极材料，但是其材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用。

磷酸铁锂离子电池热稳定佳、安全、成本低、寿命长，能量密度低、怕低温。电池温度处于500-600℃时，其内部化学成分才开始分解，并且穿刺、短路、高温都不会燃烧或者爆炸。

汽车新能源电池技术的瓶颈是什么？

工信部部长代表，从我国产业发展来看，随着新能源汽车普及率和数量的不断提高，产业发展进入了一个新的阶段，但发展不平衡不充分的问题逐渐凸显:一是充电基础设施仍是发展的短板；二是政策体系仍需完善；三是核心技术需要进一步突破；四是后市场流通服务体系有待完善。

汽车新能源电池技术瓶颈简介

锂电池的组成成分中，还有磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料。，但他们需要依靠&ldquo锂离子。这种元素在阳极和阴极的插入和取出，可以实现电能和化学能的相互转换，最终完成充放电过程。然而，锂电池的技术进步缓慢。虽然锂离子电池开发后能量密度等性能有了很大提高，但根据目前汽车油箱的位置和尺寸，动力电池的比能量应达到500-700Wh/kg，电池重量满足汽车承载能力和轴重分布的要求。然而，目前锂离子电池的能量密度远低于这个值。因此，提高动力电池的能量密度是制约锂离子电池发展的瓶颈问题，仍然难以满足快速增长的电子产品和电动汽车的需求。

新能源汽车电池技术的瓶颈在哪里相应研究？

近年来，研究人员努力提高锂电池的能量密度(电量的体积容量比)、价值、安全系数、环境关系和试用寿命，并正在设计新型电池。但据Passer里尼介绍，目前传统锂电池技术已接近瓶颈，只有空进一步优化的空间。为了突破能量密度低的瓶颈问题，国内外学者做了以下研究。

在材料方面，硅基和锡基合金被用作锂离子电池的阴极材料。该材料提高的锂离子电池理论容量可分别高达4200Wh/kg和990Wh/kg，完全可以满足纯动力汽车动力电池的能量需求。但硅基锂离子电池由于充放电过程存在巨大的材料体积膨胀效应，锂在硅膜中的扩散系数小于去年同期，电化学性能明显恶化。锡基合金正极材料电池首次需要解决不可逆容量高、充放电循环性能差的问题，但目前在 纯电动 汽车动力电池领域尚未实现产业化。

此外，一方面，关键是在制备技术和成组技术上取得突破。综合考虑电池的制备技术，我们利用纳米技术来改善电池的性能，开发新的纳米材料。考虑成组技术，可以合理设计动力电池系统的模块化结构，缩短电池单体组成的电池组所带来的性能衰减，降低电池组中电池单体一致性之间的关系。通过对实车电池系统的能量管理，可以通过以下方式实现能量的进一步合理分配。现在的重点是电池组的能量管理、充放电平衡和SOC估计。在电池组能量管理的研究中，针对 混合动力 汽车的能量分配，国内外学者对电池组能量管理和分配策略进行了广泛的研究，总结出了功率跟随调节策略、开关调节策略、固定因子功率分配调节策略和模糊调节策略等一系列能量管理和调节策略。

基于以上分析，纯电动汽车动力电池的关键是锂离子电池。提高其性能的关键技术瓶颈在于进一步提高纯电动汽车电池单体的性能水平，完善纯电动汽车动力电池系统的管理。