鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1618次 | 2021年09月17日
微宏動力:看好鈦酸鋰動力鋰電池未來
微宏動力在行業(yè)里有很多獨(dú)特的地方,比如主打鈦酸鋰材料的鋰離子電池,又如其力主快速充電的模式。我們開發(fā)鈦酸鋰這個電池,看中的是它的快速充電能力,在接受第一電動網(wǎng)的電話采訪時,微宏動力市場部經(jīng)理宋寒自信地說:快速充電將是未來電動汽車發(fā)展的方向。
快速充電正逐漸進(jìn)入視野
過長的充電時間,一直是電動汽車發(fā)展過程中難以跨越的障礙。一般采用慢充的純電動公交車,充電時間至少要4個小時以上,而很多純電動乘用車的充電時間更是長達(dá)8個小時。
電動汽車輛的快速充電是未來的趨勢,因?yàn)橄M(fèi)者的使用習(xí)慣就是這樣,他們不會愿意浪費(fèi)太多時間在等待充電這個環(huán)節(jié)。宋寒對快速充電的發(fā)展很有信心:消費(fèi)者對快速充電是有要求的。
基于這樣的判斷,微宏動力一直在動力鋰離子電池快速充電方面進(jìn)行持續(xù)的投入。沃爾沃正在研發(fā)快速充電技術(shù),此外日本的‘CHAdeMO’,美國的SAE(汽車工程師學(xué)會)也在充電標(biāo)準(zhǔn)中提出了快速充電方面的要求,宋寒連著舉了多個例子。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
記者了解到,目前沃爾沃正在研發(fā)可在1.5小時內(nèi)充滿電的快速充電器,以改變純電動汽車?yán)m(xù)駛里程短和充電時間長的問題。而日本則在致力于自己的快速充電標(biāo)準(zhǔn)CHAdeMO的國際化。
此外,為抗衡日本,美國和德國合作推出了聯(lián)合充電系統(tǒng)(Combo)方式。美德正在推進(jìn)普通充電和快速充電用連接器的一體化,以便能將車輛的連接口精簡為一個整合性的連接器。
但快速充電在國內(nèi)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順,在起步階段就不斷受到質(zhì)疑。電池壽命、安全性、電網(wǎng)承受力等,快速充電的發(fā)展面對著眾多問題。
正負(fù)極材料的改進(jìn)、隔膜的研制、電解液的匹配微宏動力通過對電池全面的改進(jìn)來提高電池快速充電的能力。微宏動力在開發(fā)快速充電電池的過程中,并沒有把單個材料作為唯一的突破點(diǎn),而是立足整個電池體系的研發(fā)。我們是把電池當(dāng)成體系來看的,達(dá)到某一個特性要進(jìn)行全面的開發(fā)。
要改進(jìn)的不僅僅是電池,充電設(shè)備以及電網(wǎng)的改進(jìn)同樣重要。應(yīng)對電網(wǎng)問題,微宏動力正在研發(fā)儲能站系統(tǒng),通過儲能站來平抑快速充電對電網(wǎng)的影響,并且更加有效的利用峰谷電力。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
鈦酸鋰
雖然微宏動力致力于整個快速充電體系,但主業(yè)依舊是以制造電池為主。無論是磷酸鐵鋰離子電池,還是三元材料均有研發(fā)、生產(chǎn)的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。不過微宏動力最引以為傲的還是獨(dú)樹一幟的鈦酸鋰離子電池。
鈦酸鋰(LTO)并不是正極材料,而是傳統(tǒng)負(fù)極材料石墨的替代品。鈦酸鋰用于電池開發(fā)始于上世紀(jì)90年代,相比石墨負(fù)極,鈦酸鋰具有循環(huán)壽命長、安全、可快速充電等多重優(yōu)點(diǎn)。
電池在充、放電時,負(fù)極存在著鋰離子的嵌入與脫出過程。石墨材料的層狀結(jié)構(gòu)在鋰離子嵌入脫出時通常出現(xiàn)層間形變,并隨著嵌脫次數(shù)的新增而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)塌陷。而鈦酸鋰是一種零應(yīng)變材料,鋰離子在嵌入與脫出時晶格常數(shù)與體積變化都很小,具備極優(yōu)的循環(huán)性能;
據(jù)介紹,目前微宏動力生產(chǎn)的鈦酸鋰單體電池充放循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到兩萬五千次,是普通石墨負(fù)極電池的十多倍。
鈦酸鋰在安全方面也有石墨無法比擬的優(yōu)勢。過充狀態(tài)下,石墨負(fù)極容易出現(xiàn)鋰枝晶,會刺破薄膜,造成短路,是電池發(fā)生安全問題的罪魁禍?zhǔn)字弧b佀徜嚨碾娢槐蠕囯姌O高出1.5伏,不易析出鋰枝晶,這一特性使得鈦酸鋰離子電池相對其他實(shí)用碳負(fù)極材料的鋰離子電池在根本上更安全。
有關(guān)微宏動力來說,更看重的是鈦酸鋰穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)帶來的快速充電的特性以及長使用壽命。我們開發(fā)鈦酸鋰離子電池,就是想體現(xiàn)它快速充電的能力以及長循環(huán)壽命。公司在研發(fā)上做了很多工作,特別是基礎(chǔ)材料的開發(fā)。
微宏動力擁有一個由60多名工程師和科學(xué)家組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。多年以來一直專注于鋰離子動力鋰離子電池核心材料的研發(fā)。
鈦酸鋰并不是憑空出現(xiàn)的,而是有過很長時間技術(shù)積累的?,F(xiàn)在在技術(shù)上還有一些難題,但是我們很好地解決了這些問題,對此宋寒用鈦酸鋰脹氣的問題做了個例子。脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰離子電池的應(yīng)用,微宏動力通過自主研發(fā)解決了這個難題。
有關(guān)隔膜和電解液等,微宏動力也進(jìn)行著改進(jìn)和研發(fā)。我們自己研發(fā)的隔膜的孔隙率很高,非常適合于快速充電。部分外來材料我們也不是直接應(yīng)用,會進(jìn)行改性,更適合快速充電要求。
適合快速充電、壽命長、更安全,這些優(yōu)點(diǎn)讓微宏動力選擇了鈦酸鋰離子電池作為戰(zhàn)略方向。
當(dāng)然,鈦酸鋰離子電池也并不是全無缺點(diǎn),比如鈦酸鋰相有關(guān)鋰電極的電位為1.5伏,采用三元材料作為正極時電池的電壓平臺為2.3伏,相對其他類型的鋰離子動力鋰離子電池能量密度會低一些,這也是鈦酸鋰離子電池目前重要應(yīng)用在對電池能量密度不太敏感的電動公交車上的原因之一。
為改善這一點(diǎn),微宏動力正在開發(fā)更高電位的正極材料,以提高鈦酸鋰離子電池的能量密度。
鈦酸鋰有關(guān)市場來說是一個新事物,很多人不太理解。其實(shí)只要稍具規(guī)模的電池廠商目前都在研發(fā)鈦酸鋰。我們解決了鈦酸鋰批量生產(chǎn)中存在的一些問題,所以占領(lǐng)了這個先機(jī)。
只要7-8分鐘
在采訪中,記者常聽到的一句話就是我們不是靠嘴說的公司,一切都要靠事實(shí)來證明。只有實(shí)際做過,才了解是否可行。
證明快速充電更加優(yōu)秀的過程并不容易。充電設(shè)施不完善,公交公司缺乏興趣,對技術(shù)本身的質(zhì)疑等等問題,一直困擾著微宏動力對鈦酸鋰離子電池的推廣。直到去年四月份,微宏動力與重慶恒通客車合作,開始在重慶市試運(yùn)行6輛采用鈦酸鋰動力鋰離子電池的純電動公交車。
到今天,這6輛公交汽車依舊在運(yùn)營中,單車最大累計(jì)運(yùn)營里程已經(jīng)超過了6萬公里。6萬公里意味著這輛純電動公交車平均每天充電六次,一年多下來已經(jīng)累計(jì)充電2500余次。
經(jīng)過檢測,經(jīng)過2500次充放電后的鈦酸鋰離子電池組容量衰減小于1%。普通磷酸鐵鋰單體電池經(jīng)過2000次循環(huán),容量衰減達(dá)20%。而我們的鈦酸鋰離子電池成組后,經(jīng)過2500次循環(huán)衰減僅為1%,這是非常有說服力的數(shù)據(jù)。宋寒十分自豪的對記者表示。
實(shí)際運(yùn)行中,快速充電展現(xiàn)出了充分的優(yōu)勢。雖然理論上一臺車從空電到充滿電要10分鐘的時間,而運(yùn)營中由于電池組充電前通常尚有余電,平均只需7-8分鐘即可充滿,極大提升了運(yùn)營效率,基本不影響公交現(xiàn)有的運(yùn)營方式。
由于充電效率的提升,采用快速充電的公交場站充電機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)少于普通場站,卻沒有普通場站的排隊(duì)充電情況。既減小了場地需求,也降低了運(yùn)營成本。
良好的運(yùn)營效果進(jìn)一步拓展了市場,到2012年十月,微宏動力已經(jīng)向恒通電動客車供應(yīng)了350多套鈦酸鋰動力系統(tǒng),到2012年底以前總數(shù)將達(dá)到500臺。并且定下了2013年在重慶總量1000臺的目標(biāo)。
短時間內(nèi),微宏動力的重要發(fā)展方向還是公交市場。鈦酸鋰離子電池能量密度目前尚不能滿足乘用車長距離續(xù)駛里程的需求,但微宏動力也一直在做提升鈦酸鋰離子電池能量密度的努力。我們已經(jīng)確定了自己的目標(biāo)。開發(fā)成功以后,下一代的鈦酸鋰離子電池能量密度將有一次質(zhì)的飛躍。
我們看好鈦酸鋰的前景,也希望行業(yè)內(nèi)都認(rèn)識到鈦酸鋰動力鋰離子電池的未來。
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