鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:598次 | 2021年12月29日
電池技術(shù)沒有突飛猛進(jìn)
在燃油車的世界里,經(jīng)過了一個(gè)世紀(jì)的沉淀,無論是汽油車還是柴油車,汽車電池看起來都差不多。它們都是一個(gè)黑色的盒子,有兩個(gè)銀色的柱子用于連接電纜,只會在內(nèi)部有一些細(xì)微的差別。
隨著電動汽車時(shí)代的到來,情況變得大不相同。電池正在從一個(gè)廉價(jià)的定期更換的磨損部件變成車輛最關(guān)鍵的部分之一。
人們正在花費(fèi)數(shù)十億美元改善電池的安全性、耐用性、功率能力和充電時(shí)間。電池將決定電動汽車能走多遠(yuǎn),能開多快。電池將影響到一輛新車的售價(jià)和它在二手車市場上的殘值。
由于電池制造商、車輛品牌和車輛類型的不同,電動汽車電池將有不同的形狀和尺寸,化學(xué)成分也不盡相同。
例如,一輛跑車的電池包重要是為車輛供應(yīng)瞬間的強(qiáng)大動力。而一輛轎車的電池包可能會擁有更高的能量密度,為車輛供應(yīng)長續(xù)航能力。
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%
英國電池公司Britishvolt的電池和工藝開發(fā)主管理查德·勒克萊恩(RichardLeCain)說:“結(jié)合一切事物的歷史和演變方式會發(fā)現(xiàn),我們?nèi)匀辉谧鰸u進(jìn)式的電池技術(shù)改進(jìn)?!?/p>
兩年前,這家英國電池公司在為汽車制造商生產(chǎn)了第一批電芯。勒克萊恩說:“電池方面不會有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。重要就是化學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展,將繼續(xù)推動電池的效率和成本的降低。”
豐田和大眾都在努力改進(jìn)鋰離子電池,以確保電池技術(shù)的性能特點(diǎn)和成本與車輛相匹配。
汽車制造商正在對固態(tài)電池下大賭注,這種電池用固態(tài)結(jié)構(gòu)取代液體電解質(zhì),使離子在陽極和陰極之間的移動速度更快。這有助于提高能量密度,減少充電時(shí)間,并降低電池過熱起火的風(fēng)險(xiǎn)。
假如化學(xué)家能夠解決幾個(gè)重要問題,固態(tài)電池可能是下一個(gè)重大發(fā)展。例如,枝晶降低了電池的效率并縮短了電池壽命。它們的生產(chǎn)成本也更高。
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
大眾美國負(fù)責(zé)電動汽車和創(chuàng)新的副總裁馬特·雷納(MattRenna)說:“不同的化學(xué)成分將發(fā)揮不同的用途。我們的產(chǎn)品系列中包括磷酸鐵鋰離子電池和鎳錳鈷。這些并不是替代技術(shù),就像四缸發(fā)動機(jī)并沒有超越八缸發(fā)動機(jī)相同。兩者可以為不同的客戶和需求共存。電池化學(xué)和電池類型也是如此?!?/p>
大學(xué)、初創(chuàng)公司和其他機(jī)構(gòu)的研究人員正在測試新的化學(xué)成分,以生產(chǎn)更好的電池,并降低成本。例如,十一月底,加州大學(xué)圣地亞哥分校揭示了一種固態(tài)鋰離子電池的可喜進(jìn)展,該電池使用硅陽極,而不是鋰離子電池中普遍使用的石墨陽極。據(jù)該大學(xué)稱,硅陽極的能量密度可以是石墨陽極的10倍,而且它們可以使電池在低溫下快速充電。
但是,只要是用于汽車的電池,都必須極端溫度條件下保持較長的使用壽命、安全性和可靠性,以及在道路狀況較差的情況下——例如持續(xù)的顛簸路段發(fā)生底盤磕碰時(shí)——保持安全性。
豐田一直在努力推動固態(tài)電池在2025年前準(zhǔn)備好進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),它正在日本的車輛中對固態(tài)電池進(jìn)行測試。
同時(shí),它正在努力改進(jìn)舊的電池技術(shù),如鎳氫電池,這是二十年前在原始普銳斯混合動力車中首次出現(xiàn)的電池類型。
日本市場的豐田Aqua掀背式混合動力車使用了該汽車制造商最新一代的雙極鎳金屬電池。與上一代Aqua使用的電池相比,輸出密度新增了一倍,加速能力增強(qiáng),豐田公司首席技術(shù)官前田正彥(MasahikoMaeda)在九月份該汽車制造商有關(guān)電池和碳中和的簡報(bào)會上透露。
Britishvolt公司的勒克萊恩認(rèn)為電動汽車電池的改進(jìn)方式與內(nèi)燃機(jī)一個(gè)多世紀(jì)以來的改進(jìn)方式相同,都是漸進(jìn)式的。該公司正在研究減少電池包重量和尺寸的技術(shù)。
勒克萊恩說:“現(xiàn)在我們正嘗試使用硬殼方形電芯構(gòu)成汽車的整個(gè)底盤,承擔(dān)車輛的一些重量和結(jié)構(gòu)?!?/p>
Britishvolt用于汽車行業(yè)的第一批電芯是鋰離子電芯,但該公司也在投資固態(tài)電池。與其他電池公司不同,其領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)包括兩位汽車行業(yè)的資深人士,他們都有豐富的動力系統(tǒng)方面的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
喬·巴卡耶(JoeBakaj),前歐洲福特汽車公司產(chǎn)品開發(fā)副總裁。他是Britishvolt的副董事長。
格雷厄姆·霍爾(GrahamHoare),英國福特公司的前主席。他是該電池制造商的全球運(yùn)營總裁。
盡管全球汽車制造商和電池公司在未來9年內(nèi)將投資數(shù)十億用于電池開發(fā),但目前還不確定電池是否能像一桶汽油那樣儲存能量,且用起來如此方便。
例如,一輛雪佛蘭Silverado皮卡有一個(gè)90升的油箱,在大多數(shù)加油站可以在大約三分鐘內(nèi)加滿,可以在高速公路上行駛800公里,Silverado的一個(gè)滿油箱重達(dá)66公斤。
為了實(shí)現(xiàn)480公里以上的續(xù)航,電動汽車的電池包必須非常大。特斯拉Model3的長續(xù)航電池包包含4410個(gè)電芯,重達(dá)544公斤,美國環(huán)保局估計(jì)的續(xù)航里程為572公里。即使是緊湊級車雪佛蘭Bolt的電池包,續(xù)航能力為414公里,重量約為435公斤。
還有就是充電時(shí)間的問題。大約80%的電動汽車主在家里充電,幾個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間不成問題。但是有關(guān)那些要使用公共充電樁的人來說,等待時(shí)間可能很長,從15分鐘到一個(gè)小時(shí)不等。
“與1950年代相比,今天的燃油車更勝一籌,但是對那個(gè)年代的人們來說,當(dāng)時(shí)的汽車也是夠用的?!崩准{說,“如今人們有數(shù)十億美元的研發(fā)資金,工程師們每天都在努力使它們變得更好。以此類推,今天的電動汽車已經(jīng)夠用了,而固態(tài)電池有可能使它們在未來更好。”