鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:874次 | 2019年02月26日
這些黑科技,能讓動(dòng)力電池上天
我們知道
純電動(dòng)汽車的三大核心部件:
電機(jī)、電池、電控
這其中最核心的就是動(dòng)力電池了
成本幾乎占到整車的一半以上
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%
沒有它,再好的電動(dòng)汽車也得趴窩!
哪家車企掌握了電池技術(shù)
才會(huì)在市場(chǎng)中掌握最合心的競(jìng)爭(zhēng)力!
高鎳三元是主流
目前,市場(chǎng)上以鋰離子動(dòng)力電池為主要發(fā)展方向,命名的時(shí)主要是根據(jù)電池正極使用的材料來對(duì)電池進(jìn)行命名的。它種類有很多,比如:鈦酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元鋰電池等,這些鋰離子電池都是使用鋰金屬或含鋰的金屬合金作正極、碳棒石墨等材料作負(fù)極,具有類似的結(jié)構(gòu)和工作原理。
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(cè)繪、無人設(shè)備
從最初以磷酸鐵鋰電池為主流,到2015年三元鋰電池后來居上,再到今年上半年三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池成為主流電池,目前國(guó)內(nèi)三元鋰電池體系均為鎳鈷錳酸鋰(NCM)。鎳在其中起到提高材料能量密度的作用,根據(jù)三種過渡金屬離子占比不同,分為低鎳的NCM424、NCM333、NCM523和高鎳的NCM622、NCM811等材料。其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程主要是從低鎳的333、523等向高鎳的622、811方向發(fā)展,寧德時(shí)代、比亞迪、松下電池、三星SDI、LG、SKI等也紛紛布局量產(chǎn)高鎳三元電池。
數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)動(dòng)力電池2018年1-9月累計(jì)產(chǎn)量達(dá)46.0GWh,三元鋰電池累計(jì)生產(chǎn)24.9GWh,占總產(chǎn)量的比重為54.1%;磷酸鐵鋰電池累計(jì)生產(chǎn)20.4GWh,占總產(chǎn)量的比重為44.4%。
不過,隨著隨著補(bǔ)貼退坡,政策對(duì)動(dòng)力電池能量密度標(biāo)準(zhǔn)的提高、以及市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車安全及續(xù)航等方面問題的不滿、成本偏高、日韓電池企業(yè)逐步入華參與競(jìng)爭(zhēng)等因素的不斷加深,國(guó)內(nèi)電池企業(yè)壓力倍增,尋求技術(shù)突破,刻不容緩!
固態(tài)電池被看重
全固態(tài)鋰電池,是一種使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料,不含有任何液體的鋰電池。在目前各種新型電池體系中,固態(tài)電池采用全新固態(tài)電解質(zhì)取代當(dāng)前有機(jī)電解液和隔膜,具有高安全性、高體積能量密度,同時(shí)與不同新型高比能電極體系(如鋰硫體系、金屬-空氣體系等)具有廣泛適配性,可進(jìn)一步提升質(zhì)量能量密度,從而有望成為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案,引起日本、美國(guó)、德國(guó)等眾多研究機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)公司和部分車企的廣泛關(guān)注。
國(guó)內(nèi)不少科研院所、企業(yè)已開始布局固態(tài)電池領(lǐng)域。比如中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作,正在推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化??上驳氖?,江蘇清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司(以下簡(jiǎn)稱“清陶發(fā)展”)已于今年11月建成并投產(chǎn)全國(guó)首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線,可日產(chǎn)1萬只固態(tài)電池,年產(chǎn)能達(dá)到100兆瓦時(shí)。目前,清陶能源已經(jīng)開發(fā)出單體能量密度達(dá)到430Wh/kg的高能量密度全固態(tài)電池,在量產(chǎn)階段可達(dá)到300Wh/kg以上,可達(dá)到2020年國(guó)家要求的300Wh/kg的標(biāo)準(zhǔn)。
但目前固態(tài)電池基本都處于初始研究階段,想要在新能源汽車上全面應(yīng)用,還有很長(zhǎng)的路要走。中科院院士歐陽明高曾表示,預(yù)計(jì)全固態(tài)鋰電池會(huì)在2025-2030年之間取得突破。
動(dòng)力電池黑科技
可別想著國(guó)內(nèi)外電池企業(yè)們會(huì)老老實(shí)實(shí)一頭扎進(jìn)鋰離子動(dòng)力電池不能自拔,對(duì)于他們的話講,雞蛋千萬別放在同一個(gè)籃子里。吃著碗里的,他們永遠(yuǎn)能同時(shí)盯著好幾口大鍋。因此,黑科技動(dòng)力電池層出不窮。
石墨烯電池
世界上的首款石墨烯聚合材料電池由西班牙Graphenano公司和科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā),其中Graphenano公司也是世界上第一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司。目前常見的三元鋰電池能量密度在180-200mAh/g,而石墨烯聚合材料電池的能量密度則可以超過600mAh/g,同等重量的電池續(xù)航里程是原來的3倍。
同位素電池
它實(shí)際上跟核反應(yīng)(核聚變、核裂變)無關(guān),它是利用放射性同位素的衰變來產(chǎn)生能量的。其最大的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng),可達(dá)十多年甚至上百年,在這期間,同位素核電池不需要充電,就可以持續(xù)地釋放電能。
雙極電池
類似燃料電池,由串聯(lián)連接的堆疊電極組成,只是電極是雙極的,即電池的陰極和陽極的活性材料應(yīng)用于一個(gè)公共的電極載體上。戴姆勒主導(dǎo)研發(fā)的此類電池可讓電動(dòng)汽車的最高續(xù)航里程達(dá)1000公里,可以有效地解決目前的三元鋰電池供應(yīng)續(xù)航能力不足的問題。
鈉離子電池
南京理工大學(xué)夏暉教授與中外團(tuán)隊(duì)合作,首創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)控方法,在錳基正極材料研究方面取得重要進(jìn)展,使低成本鈉離子電池有望取代鋰離子電池。這種正極材料制成的電極比容量達(dá)到211.9毫安時(shí)每克,而目前市面上流通的鋰電池正極材料比容量約為140毫安時(shí)每克。充放電過程中,這種正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無相變,體積變化僅為2%,循環(huán)充放電1000次后,比容量保持率高達(dá)94.6%,而電池行業(yè)一般的比容量保持率標(biāo)準(zhǔn)約為80%。
氟離子電池
本田研究院的科學(xué)家聯(lián)合加州理工學(xué)院和美國(guó)國(guó)家特種航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員宣布,他們已經(jīng)開發(fā)出一種溫度更穩(wěn)定的氟離子電池技術(shù)。這一突破將使電池不僅比現(xiàn)在的鋰離子電池高能量10倍,而且對(duì)環(huán)境更有利。
鋁空氣電池
以色列公司Phinergy正在開發(fā)一種鋁空氣電池,電池中的鋁板從空氣中吸收氧氣,與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氧化鋁,并釋放能量。該電池在工作時(shí)只消耗鋁和少量的水,鋁可以回收循環(huán)使用,不污染環(huán)境。100公斤重的鋁空氣電池在理論上可以為電動(dòng)汽車儲(chǔ)存能行駛3000公里的電量。
以上種種,只是列舉了最新公布的動(dòng)力電池研究技術(shù),大都只是停留在理論或者實(shí)驗(yàn)室階段,距離商業(yè)化量產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。
氫燃料電池也搶得一席之地
2018年我國(guó)新能源補(bǔ)貼政策,已將氫燃料電池列為補(bǔ)貼對(duì)象,把氫燃料電池與固體電池兩條腿作為未來動(dòng)力電池技術(shù)儲(chǔ)備,所以在政策導(dǎo)向下,氫燃料電池行業(yè)的布局已在國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)展開。中、法、英、美、德、日,宇通、豐田、福特、大眾、雪鐵龍、長(zhǎng)城汽車、中化能源等眾多國(guó)家、企業(yè)紛紛布局氫燃料電池產(chǎn)業(yè),不過氫燃料電池本身具有過高的成本,也存在一定的安全性問題,且氫燃料電池的催化劑用的是鉑金,此種資源本來就很少,大量商業(yè)化也存在不小的瓶頸。
未來幾十年,燃油車終將推出歷史舞臺(tái),發(fā)展新能源汽車乃大勢(shì)所趨。各種技術(shù)路線方向紛繁多樣,未來走勢(shì)如何,百花齊放,各展所長(zhǎng),市場(chǎng)選擇,產(chǎn)品說話!