鉅大LARGE | 點擊量：990次 | 2021年12月11日
電動車的續(xù)航問題成為其一大短板，解決電池難題仍任重道遠(yuǎn)
電動汽車正成為普通家庭購車的選項之一，而續(xù)航問題是其擴(kuò)大市場的一大短板。近期，德國汽車品牌保時捷公布了一項研究成果：功率高達(dá)450千瓦的超級充電樁，充電3分鐘可續(xù)航100公里，15分鐘即可充電80%。特斯拉也發(fā)布了新一代超級充電樁，充電時間可縮短一半。這種超級充電樁技術(shù)能否幫助電動汽車克服短板呢？
的確，超充技術(shù)將有助于電動汽車的長途出行，但尚不能徹底解決續(xù)航短、充電不便的問題。
與體積小巧的慢速充電樁相比，超級充電樁對供電線路要求高、占地面積大，無法安裝在普通車位上?？紤]到建設(shè)與運營成本，超級充電樁多見于城市郊區(qū)、高速路沿途。相關(guān)研究結(jié)果顯示，普通消費者用車場景90%以上為市內(nèi)短途出行，長途出行不到10%。因此，為住宅區(qū)、辦公區(qū)與商業(yè)區(qū)的車位普及慢速充電樁，比建設(shè)超級充電樁更加務(wù)實。
此外，超充技術(shù)的實現(xiàn)，不僅需要建設(shè)強大的充電樁，也對鋰電池性能提出了更高要求。在高達(dá)數(shù)百千瓦的充電功率下，電池可能出現(xiàn)壽命衰減問題，甚至安全風(fēng)險。因此，為了與當(dāng)前鋰電池性能匹配，實際應(yīng)用的充電樁功率要比預(yù)期低很多。目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)是“夜間慢充為主，日間快充為輔”。超級快充的普及尚需時日。
如果說基礎(chǔ)設(shè)施決定了補充續(xù)航里程的便利性，那么鋰電池本身則直接影響續(xù)航里程的長短。對傳統(tǒng)燃油車來說，想要實現(xiàn)續(xù)航里程增加一倍，只需將油箱相應(yīng)擴(kuò)大一倍，基本不會增加整車成本。這一招對電動汽車不管用。一方面，電池價格不菲，增加電池會顯著增加購車成本；另一方面，電池的能量密度很低，增加電池容量會顯著增加車重，從而降低續(xù)航里程。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
隨著技術(shù)提高和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，鋰電池成本會逐步降低，而能量密度就成了主要難題。目前電動汽車的鋰離子電池主要分為磷酸鐵鋰與三元鋰兩種。前者能量密度較低，主攻低成本與高安全性，應(yīng)用在空間較為寬松的大客車上；后者能量密度較高，主攻高能量密度，應(yīng)用在布局緊湊的轎車與SUV上。所謂三元鋰，一般是指電池的正極由鎳鈷錳三種元素組成，調(diào)節(jié)三種元素的比例可以實現(xiàn)更高的能量密度。研究發(fā)現(xiàn)，能量密度越高的元素配比，穩(wěn)定性、安全性一般也越差，這使得三元鋰電池的技術(shù)前路困難重重。
新能源的發(fā)展不是一帆風(fēng)順的。多年來，風(fēng)能、太陽能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)起伏。其中的技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)化掣肘等問題，仍有賴于人們共同努力去解決。電動汽車的發(fā)展也面臨類似挑戰(zhàn)。目前，世界各國的研發(fā)機構(gòu)一方面盡可能研究鋰離子電池的極限，另一方面開始探索下一代鋰電池，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等。其中，固態(tài)鋰電池被寄予厚望。不過，下一代鋰電池的量產(chǎn)樂觀估計仍需5—10年。在這種情況下，汽車行業(yè)開始重視氫燃料電池技術(shù)。雖然這一技術(shù)的完善可能需要更大的投入，但可以避開鋰電池的能量密度限制，為解決電動汽車的電池難題提供了新思路。
美國能源部啟動鋰離子電池回收獎項目
2月18日是美國的全國電池日，許多美國人會在這一天換掉家里的舊電池，送到回收中心。而為慶祝這一非官方節(jié)日，美國能源部日前宣布，正式啟動阿貢國家實驗室電池回收研發(fā)中心建設(shè)，同時啟動鋰離子電池回收獎項目，以推動鋰基電池中關(guān)鍵材料的回收。
自上世紀(jì)90年代初開始商用化以來，鋰離子電池的使用越來越廣泛。如今，從筆記本電腦、移動電話到電動汽車、儲能設(shè)備，鋰離子電池幾乎無處不在。隨之而來的，則是廢棄鋰離子電池數(shù)量以驚人的速度增加。有研究預(yù)測，到2030年，全球報廢的鋰離子電池將達(dá)到1100萬噸以上。而目前，美國廢舊鋰離子電池的回收率卻不足5%。這一問題若不能得到有效解決，無論是對民眾身體健康，還是對自然生態(tài)環(huán)境，都將造成不良影響。
此次，美能源部在阿貢國家實驗室設(shè)立電池回收研發(fā)中心，意在開發(fā)具有成本效益優(yōu)勢的回收工藝，以盡可能多地從廢舊鋰離子電池中回收鋰、鈷等有價值材料。而啟動鋰離子電池回收獎項，旨在鼓勵美國企業(yè)就廢舊鋰離子電池的收集、儲存、運輸以至最終的回收利用尋找創(chuàng)新的解決方案。能源部將為該獎項提供總計550萬美元的獎勵資金。
能源部希望，通過研發(fā)中心和回收獎兩個項目，推動新技術(shù)開發(fā)，最終達(dá)到能從廢舊電池中回收90%關(guān)鍵材料的目標(biāo)，以減少美國在鋰、鈷等關(guān)鍵電池材料方面對外國的依賴。
鋰電池簡介：
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時，M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
2018年10月，南開大學(xué)梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學(xué)賴超課題組合作成功制備了石墨烯三維多孔載體，可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”
發(fā)展歷史
自從2007年蘋果公司發(fā)布智能手機，隨后又推出平板電腦以來，全球便進(jìn)入了智能化時代，對智能手機和平板電腦的強烈需求快速推動了數(shù)碼鋰電池的銷量，其中以手機鋰電池銷量最大。
據(jù)《2013-2017年中國鋰電池行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報告》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2012年我國新能源汽車、電網(wǎng)儲能、特種車、通信基站等領(lǐng)域的成品鋰電池組市場規(guī)模為35億元，比2011年的26億元增長34.6%。其中新能源汽車的應(yīng)用占比為57%。
2012年數(shù)碼鋰電池行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，一方面使軟包鋰電池、圓柱鋰電池的銷量快速增加，并保持30%以上的增速，另一方面又使鋁殼方形鋰電池的市場規(guī)模迅速萎縮。整個數(shù)碼鋰電池行業(yè)正在經(jīng)歷深刻的變化，對投資者而言，能否在變革中把握市場趨勢的變化決定了公司未來命運。
應(yīng)用
隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實用階段[4]。
最早得以應(yīng)用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。
鋰錳電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計算機、計算器、手表中。
鋰離子電池大量應(yīng)用在手機、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應(yīng)用群體。人民網(wǎng)－人民日報
