鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2741次 | 2019年11月21日
為什么全固態(tài)電池不要熱管理系統(tǒng)?這一優(yōu)勢會成為固態(tài)電池的殺手锏嗎?
鋰離子電池,通過一定數(shù)量串并組合,裝配在汽車上,成為動力電源的那一刻,高成本、大體積、高質(zhì)量、溫度適應(yīng)敏感、熱失控安全等問題,就一直困擾著我們。
而全固態(tài)電池由于能提供更好的安全、更大的容量、更快的充電,被公認(rèn)是下一代電池技術(shù)路線的發(fā)展方向,也成了各大電池產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)的必爭之地:
韓國的三大電池巨頭聯(lián)手;日本23家車企、電池、材料公司、科研院校單位聯(lián)合;歐美國家相繼發(fā)布研發(fā)規(guī)劃;德國大眾豪擲1億美元投資電池技術(shù)公司——他們紛紛瞄準(zhǔn)并積極布局固態(tài)電池,并且加速核心技術(shù)攻克走向商業(yè)化,都是想在未來動力電池市場竟?fàn)幹袚尩孟葯C(jī)。
全固態(tài)電池讓各路英雄竟折腰,其中作為電池的保鏢,安全保障、功能保障的熱管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢,又該是什么樣的景象呢?
豐田提出全固態(tài)電池不需要冷卻
前期,豐田在各種不同場合,多次闡述其研發(fā)的全固態(tài)電池特點(diǎn),除了重要的高安全特性,還解決和滿足了長續(xù)駛里程需求,快充電特性,同時(shí),還不需要冷卻,體積可以縮減一半。(下圖為目前應(yīng)用典型的電池系統(tǒng)冷卻板體積)
在早期,豐田執(zhí)行副總裁勒羅伊(DidierLeroy)這樣描述,豐田在固態(tài)電池技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)方面處于領(lǐng)先地位,可以讓電池更安全,體積變的更小。
讓我們掀開全固態(tài)電池關(guān)鍵指標(biāo)一角,探究一下這些特點(diǎn)的生成原因。
全固態(tài)電池耐熱特性、低溫特性、倍率特性突出
來自KentaroYOSHIDAandKeizoHARADAAll-Solid-StateLithiumBatterieswithWideOperatingTemperatureRangeMitsuyasu對基于硫化物全固態(tài)電池做的幾項(xiàng)測試(主要針對小容量電池的測試):
高溫耐受性測試:電池在高溫170℃規(guī)定的充放電(Thetestconditionswereaconstantcurrentof0.3mAcharge/discharge,chargedto0.3mAh,anddischargedto3.0V)、循環(huán)條件下,可以觀察到,容量在高溫下,非常穩(wěn)定,變化很小,也就是說,副反應(yīng)并沒有顯著的增加。
低溫耐受性測試:電池在低溫-40℃規(guī)定的充放電(Thetestconditionswereaconstantcurrentof0.02mA,chargedto0.02mAh,anddischargedto3.0V)、循環(huán)(試驗(yàn)條件為恒流0.02mA,充至0.02mAh,放電至3.0V)條件下,可以觀察到,容量因低溫影響,也是非常小的,仍然有很穩(wěn)定的放出和充入。
上述測試條件,相比現(xiàn)在的商業(yè)化動力電池確實(shí)還有很大的局限性和差距,但是固態(tài)電池從娘胎里帶來的優(yōu)點(diǎn)還是非常明顯的,在如此高的溫度條件,表現(xiàn)如此穩(wěn)定,安全性可見一斑。
對于一般液態(tài)電解質(zhì)電池,其策略保護(hù),高溫>50℃進(jìn)入報(bào)警狀態(tài);70℃進(jìn)入熱失控風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。低溫環(huán)境,<0℃限制充電電流。電池在很窄的15~45℃范圍內(nèi)才能穩(wěn)定的工作。同時(shí),為了保證電池系統(tǒng)的壽命,溫差范圍要求控制在<5℃。
其實(shí),熱管理的作用,首先是保障電池安全,其次才是保障特性功能的最好發(fā)揮。如果電池本身在高低溫下就很安全。那么,對熱管理的需求會相應(yīng)降低。