汽車(chē)動(dòng)力電池目前狀況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展是整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,對(duì)于新能源汽車(chē)的崛起,動(dòng)力電池的核心地位越來(lái)越突出。動(dòng)力電池的技術(shù)話題也爭(zhēng)論不斷,材料種類(lèi)、安全性、電池標(biāo)準(zhǔn)、壽命、價(jià)格成本等。至于未來(lái)動(dòng)力電池該何去何從,小編整理出相關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和研究人員的觀點(diǎn),掌握了解動(dòng)力電池的現(xiàn)在和將來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r。
好的動(dòng)力電池,用產(chǎn)品說(shuō)話
中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)董揚(yáng):現(xiàn)在的短板是什么?是產(chǎn)品。產(chǎn)品中的短板是什么?是動(dòng)力電池。發(fā)展新能源汽車(chē)不能用追求電池的重量來(lái)?yè)Q取里程,電池成本要降低,過(guò)渡到無(wú)補(bǔ)貼,做好整車(chē)輕量化,不斷提高動(dòng)力電池水平。
第一不能用追求電池的重量來(lái)?yè)Q取里程;第二要降低電池成本,要過(guò)渡到無(wú)補(bǔ)貼;第三不但電池、電機(jī)系統(tǒng)要好,而且整個(gè)車(chē)的輕量化、風(fēng)阻力效能都要提高;第四,也是最關(guān)鍵的是要提高動(dòng)力電池的水平。
測(cè)試中心建設(shè)首先要有中試基地,沒(méi)有研究和裝備根本就上紙上談兵,這是電池研發(fā)的過(guò)程,這是測(cè)試中心的一些項(xiàng)目,實(shí)際上現(xiàn)在大家有的測(cè)試主要是法規(guī)性的測(cè)試,前面關(guān)于材料的分析特別是環(huán)境和安全的測(cè)試,現(xiàn)在我們的測(cè)試能力嚴(yán)重不足。
滿足不同需求,多種電池共同發(fā)展
科技部電動(dòng)汽車(chē)重大項(xiàng)目總體專家組組長(zhǎng)、全國(guó)政協(xié)常委歐陽(yáng)明高:不同車(chē)型采用不同的電池,例如乘用車(chē)看重續(xù)駛里程,主導(dǎo)采用高比能量的三元鋰離子電池。電池發(fā)展到2020年的目標(biāo)是單體電池300瓦時(shí)/公斤,系統(tǒng)到200瓦時(shí)/公斤,這是三元鋰離子電池能夠達(dá)到的水平?蛙(chē)更看重安全性,可以采用比能量相對(duì)低一點(diǎn),但穩(wěn)定性更高的磷酸鐵鋰電池。
對(duì)于目前概念火熱的石墨烯電池,歐陽(yáng)明高表示,關(guān)于石墨烯在電池中的應(yīng)用,基本上依據(jù)都是在刊物上發(fā)表的文章,沒(méi)有一個(gè)是拿出做實(shí)驗(yàn)的完整電池。電池材料應(yīng)用分幾個(gè)層面,僅在材料基礎(chǔ)研究階段,就要經(jīng)歷從材料到電極再到單體然后發(fā)展到體系等多個(gè)層次,每個(gè)層次都面臨不同問(wèn)題,所以短期內(nèi)不要對(duì)石墨烯電池應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)上抱有太大希望。
當(dāng)前石墨烯主要是作為導(dǎo)電增強(qiáng)劑添加在電池的正負(fù)極材料上,以改善導(dǎo)電性,增強(qiáng)電池的充放電倍率。歐陽(yáng)明高預(yù)計(jì),石墨烯電池可能會(huì)首先在消費(fèi)類(lèi)電池中應(yīng)用,比如手機(jī)電池、紐扣電池等等。但在以純電動(dòng)轎車(chē)主導(dǎo)的動(dòng)力電池上,未來(lái)仍以三元鋰電池為主。
“要以實(shí)現(xiàn)城市大客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)一體化平臺(tái)為目標(biāo),加強(qiáng)深化產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高科研技術(shù)能力,從而保證新能源汽車(chē)發(fā)展項(xiàng)目的安全、平穩(wěn)、增速發(fā)展。”
中國(guó)從“十五”科技部電動(dòng)汽車(chē)重點(diǎn)專項(xiàng)開(kāi)始,推動(dòng)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的研發(fā),當(dāng)時(shí)主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池。“十一五”時(shí),主要是磷酸鐵鋰電池。到“十二五”,中國(guó)的重點(diǎn)研發(fā)轉(zhuǎn)向三元鋰離子電池,2015年中國(guó)三元鋰離子電池的比能量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到180瓦時(shí)每公斤。到2020年預(yù)計(jì)超過(guò)200瓦時(shí)每公斤,比現(xiàn)在提高一倍。
據(jù)國(guó)外趨勢(shì),中國(guó)2020年的基本的發(fā)展目標(biāo)是,高比能量電池達(dá)到300瓦時(shí)每公斤,壽命1500次,成本8毛錢(qián)。歐陽(yáng)明高強(qiáng)調(diào),在邁向高比能量鋰離子電池的過(guò)程中,機(jī)遇挑戰(zhàn)并存,安全問(wèn)題將變得更加突出。能量比越高,挑戰(zhàn)越大。“中國(guó)必須進(jìn)一步重視安全性,在安全性、耐久性、動(dòng)力性三個(gè)問(wèn)題中,最核心的是安全性問(wèn)題”。
動(dòng)力電池安全性的問(wèn)題概括稱為動(dòng)力電池?zé)崾Э,電池受熱到一定溫度后不可控,溫度直線上升,超過(guò)500度、1000度,然后發(fā)生燃燒爆炸。溫度會(huì)觸發(fā)電池里的副反應(yīng),這些副反應(yīng)會(huì)放熱,導(dǎo)致熱失控。此外,電觸發(fā)也會(huì)引起該問(wèn)題。外部短路、內(nèi)部短路、過(guò)充都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱,然后產(chǎn)生熱失控。還有一個(gè)原因是碰撞,車(chē)輛碰撞擠壓之后,電池就像被針刺了一樣,發(fā)生短路,然后再產(chǎn)熱,熱再引起熱失控。
歐陽(yáng)明高建議,中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)學(xué)習(xí)研究特斯拉電池的安全設(shè)計(jì)。“應(yīng)該來(lái)講,特斯拉用的是不安全的電池,從單體電池角度是不安全的。但是,一個(gè)單體不安全的電池做到系統(tǒng)安全,是因?yàn)樘厮估碾姵赜昧?000多只18650的三元電池,鎳鈷鋰,單體不安全的電池組合起來(lái)就安全了。這是特斯拉安全設(shè)計(jì)的專利。這些專利大家可以仔細(xì)分析一下,因?yàn)楝F(xiàn)在特斯拉專利都是公開(kāi)的。”
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