【京穗船舶】电动船电池技术及续航里程：现状与未来

在全球倡导绿色环保、可持续发展的大背景下，航运业作为碳排放的重要来源之一，其绿色转型迫在眉睫。电动船凭借零排放、低噪音等显著优势，成为航运业绿色发展的关键方向。而电池技术作为电动船的核心技术，直接决定了电动船的性能，尤其是续航里程这一备 受关注的指标。
一、电动船常用电池类型
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池（LiFePO?）在电动船领域应用广泛。其具有诸多突出优点，首先是安全性极高，热稳定性强，能有效降低电池在船舶复杂运行环境下发生热失控等安全事故的风险。例如在 “长江三峡 1” 号全球载电量最大的纯电动游轮上，就采用了磷酸铁锂电池，确保 了船舶运营的安全可靠。该游轮配备总电量约 7500kWh 的电池系统，一次充电可续航 100 公里 。其次，磷酸铁锂电池循环寿命长，可经受大量充放电循环而性能衰减较慢，能满足船舶长期使用的需求。再者，其环境适应性良好，能在较宽的温度范围内正常工作，从寒 冷的北方水域到炎热的热带海域都能适用。根据中国船级社《2024 船舶新能源发展白皮书》显示，磷酸铁锂电池在国内电动船舶的装机占比已达 78% 。
三元锂电池
三元锂电池（如 NCM、NCA）具有较高的能量密度，能够在单位质量或单位体积内储存更多的电能。这使得船舶在搭载相同重量或体积电池的情况下，可获得更高的能量输出，进而提升续航能力。例如美国 Fleetzero 公司为驳运支援船改造所采用的镍锰钴（NMC）三元电 芯，能量密度达 300Wh/kg，相比行业主流的磷酸铁锂电池（200 - 250Wh/kg）提升 20% - 50% 。这一优势使得仅靠电池动力，该驳运支援船可连续航行 250 海里（约 463 公里），远超当前全球电动船的平均续航（50 - 150 海里） 。不过，三元锂电池的安全性相对 磷酸铁锂电池稍差，热稳定性较弱，成本也相对较高。

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二、电池技术关键指标及发展趋势
能量密度
能量密度是衡量电池性能的重要指标，它决定了电池能够储存的能量多少。目前，电动船用锂电池能量密度不断提升。部分高端锂电池系统能量密度已可达 200Wh/kg 。如宁德时代参与打造的 “屿见 77” 号纯电海上客船，其搭载的船用电池系统采用 CTP（无模组电池 包）技术和一体化 CCS（高压充电系统）集成技术，实现电池包能量密度突破 140Wh/kg 。未来，随着材料科学的不断进步，研发人员将持续探索新型电极材料和电解液配方，预计电池能量密度有望进一步大幅提高，从而显著增加电动船的续航里程。
功率密度
功率密度体现了电池在单位时间内能够输出的功率大小，对于电动船在加速、爬坡等需要瞬间大功率输出的工况下至关重要。一般要求船用电池功率密度达到 300W/kg 以上 。随着电池技术的发展，通过优化电池内部结构和电极材料的导电性等手段，功率密度也在逐步 提升，以保障电动船在各种复杂航行条件下的快速响应和稳定运行。
循环寿命
循环寿命指电池在一定条件下进行充放电循环的次数，当电池容量衰减到一定程度（通常为初始容量的 80%）时，认为达到了其循环寿命终点。船用电池由于更换成本高，对循环寿命要求较高，一般要求达到 3000 次以上 。像欣旺达自研的应用于电动船舶的 314Ah 电 芯，循环寿命可以达到 12000 次，可满足 20 年使用寿命 。随着电池制造工艺的改进和材料性能的优化，电池循环寿命不断延长，降低了电动船的长期运营成本。
充电速度
充电速度直接影响电动船的运营效率。目前，一些快速充电技术已在电动船领域有所应用，如中创新航推出的 L173F163 2C 电芯产品采用低膨胀石墨技术和高动力学电解液，实现了持续 2C，峰值 4C 高倍率充放电 。未来，随着快充技术的发展，如固态电池技术的突破 和应用，有望进一步缩短充电时间，减少电动船的等待时间，提高运营效率。

三、续航里程现状与影响因素
现有电动船续航里程情况
当前，不同类型电动船续航里程差异较大。小型电动船如一些内河小型观光船，续航里程通常较短，可能在几十公里以内。而大型电动客船、货船续航里程相对较长。例如 “长江三峡 1” 号纯电动游轮一次充电续航 100 公里 ；“江远百合” 轮最大箱位数 120 标箱 ，满载最大航行速度约 17km/h，续航里程 220km ；美国改造的驳运支援船仅靠电池动力可连续航行 250 海里（约 463 公里） 。整体而言，目前大多数电动船续航里程在 100 - 200 公里，主要适用于内河、湖泊、近海等短途航线 。
影响续航里程的因素
电池容量：电池容量越大，储存的电能越多，理论上续航里程越长。如 “屿见 77” 号因搭载了 3918kWh 的配电量，纯电续航可达 100km 。
船舶类型与负载：不同类型船舶由于船体结构、航行阻力不同，对电能的消耗也不同。货船因载货量大，航行阻力大，能耗高，续航里程相对同电池容量的客船可能较短。若船舶超载，会进一步增加能耗，缩短续航里程。
航行条件：水流、风速等自然因素对电动船续航里程影响显著。逆水航行或遭遇强风时，船舶需要克服更大阻力，电能消耗加快，续航里程降低；而顺水航行或借助有利风速时，能耗相对降低，续航里程可有所增加。此外，频繁加减速也会增加能耗，缩短续航。
电池性能衰减：随着使用时间增长和充放电循环次数增加，电池性能会逐渐衰减，容量降低，导致续航里程缩短。即使是循环寿命较长的电池，在长期使用后也不可避免地出现性能下降问题。

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四、提升续航里程的途径
电池技术创新
研发新型电池材料：研究人员致力于开发新型电极材料和电解液，以提高电池能量密度、功率密度和循环寿命。例如探索新型锂硫电池、固态电池等，锂硫电池理论能量密度极高，有望大幅提升电动船续航；固态电池相比传统液态电池，具有更高安全性和能量密度，且 能在一定程度上提升充电速度。
改进电池管理系统（BMS）：BMS 对电池的性能发挥和安全运行至关重要。先进的 BMS 能够实时监测电池的电压、电流、温度等参数，精确估算电池的荷电状态（SOC）和健康状态（SOH） 。通过优化 BMS 算法，实现电池的均衡管理，避免个别电池过充或过放，可有效 延长电池使用寿命和提升电池组整体性能，间接增加续航里程。同时，BMS 还可与船舶的能量管理系统协同工作，优化电能分配，提高能源利用效率。
混合动力技术应用
混合动力技术将传统燃油动力与新能源电动动力相结合。在电动船中引入燃油发动机和电池组，船舶行驶过程中可根据实际需求灵活切换动力源。当电池电量充足时，优先使用电力驱动，实现零排放运行；当电池电量不足或需要大功率输出（如加速、爬坡）时，启用燃 油发动机为船舶提供动力，或为电池充电 。这种方式可有效延长船舶续航里程，减少对充电设施的依赖，尤其适用于一些续航要求较高且充电设施不完善的航线。例如一些内河货船采用油电混合动力系统，在保证货物运输能力的同时，兼顾了环保和续航需求。
能量回收技术利用
能量回收技术可将船舶行驶过程中产生的多余能量进行回收再利用。电动船在制动、减速时，推进电机可切换为发电机模式，将船舶的动能转化为电能并存储在电池组中 。例如，当船舶靠岸减速时，能量回收系统启动，将原本浪费的动能转化为电能储存起来，用于后续 航行，从而降低能源消耗，增加续航里程。这种技术在一些城市观光渡轮上已有应用，有效提升了能源利用效率。
优化船舶设计与航行策略
优化船体设计：通过采用先进的流体力学设计，降低船舶在水中的航行阻力。例如设计更流畅的船型、优化船体线条，减少兴波阻力和摩擦阻力。一些新型电动船采用双体船型设计，不仅具备卓越航行稳定性，还能降低航行阻力，减少能耗，提升续航能力。如 “屿见 77” 号采用先进双体船型设计，能轻松穿梭于厦门湾各岛屿与景点之间 。
智能航行规划：借助大数据、人工智能等技术，根据航行路线、天气、水流等实时信息，为电动船制定智能航行规划。选择最优航行速度、航线，避开恶劣天气和水流复杂区域，以降低能源消耗，延长续航里程 。例如，通过分析历史气象数据和水流数据，结合实时监测 信息，为船舶规划一条既能避开逆风逆水区域，又能保证航行安全和效率的最佳航线。同时，根据船舶电池电量情况，合理安排航行速度，在电量较低时适当降低速度，以确保船舶能够顺利抵达目的地。