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聚焦锂电池最新科研成果,新能源续航里程迎来新突破

来源:宝鄂实业    2019-03-27 10:46    点击量:
在新能源行业,技术发展日新月异,在科研创新中相继涌现,给行业发展指明了新的方向。日前,一项新的电池制备技能通过了我国高科技产业化研究会和我国机械工业联合会组织的科技成果评价和产品鉴定,受到了业内的普遍关注。
 
据悉,这项名为方形软包装5Ah磷酸钒锂/石墨锂离子电池的新技能是由天津大学、哈尔滨远方新能源轿车动力电池有限公司和黑龙江远方新能源科技开发有限公司一起完成的,专家以为,这项技能在电池低温功能等方面达到了国内抢先和国际先进水平,将大大提高新能源纯电动轿车的续航路程、低温行驶、安全性等方面的技能水平。
 
 
天津大学教授唐致远表示,与常规运用电池比较,采用致远正极,固态电解质膜和石墨负荷作负极,以磷酸钒锂为正极资料的锂离子电池有着容量高、安全性好、运用寿数长以及低温功能优异等特色,容量仅仅下降不到10%,上千次循环后容量保持81%。目前,常用的锂离子电池体系正极包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元和nca。但缺陷是,锂离子电池的安全性隐患是其电化学体系所决定的,即便再出色的电池管理系统(bms)也无法从根本上解决锂离子动力电池的安全性问题。 电池产业链包括正极、负极、隔膜、电解质、电芯制造与电池封装5个环节,其中正极材料约占成本的40%左右,并且正极材料的性能是制约锂离子电池容量进一步提高的关键因素。 从技术参数上来看,磷酸锂铁电池和多元锂电池逐渐成为纯电动乘用车的主流动力电池。 对于纯电动汽车来说,动力电池是影响车辆续航的关键,电池安全自然也是消费者较为关心的问题。六氟磷酸锂是目前炙手可热的锂电池材料,主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池,同时是近中期不可替代的锂离子电池电解质。 一直在寻求新能源乘用车市场突破的北汽新能源,近期推出了EX5,EX5是北汽新能源的最新款纯电动SUV车型,它的上市将补齐北汽新能源在主流紧凑型纯电动SUV市场上的短板。这款车综合工况续航415km、60公里等速续航520公里。电机最大功率160kW,最大扭矩300N·m。最高车速160km/h,0-100km/h加速时间为9.08秒。快充条件下,将电池电量从30%充至80%需要30分钟,慢充需要10.5小时。 EX5比较扎实的续航里程源自以下几个方面: 首先其动力电池容量不低,达到了61.8kWh,电池系统能量密度也达到146.5Wh/kg,属于目前行业主流水平。其次,EX5搭载的北汽新能源第三代智能电控系统e-Motion Drive 3.0对于整车的能量管理比较出色。相比前两代技术,它的体积更小、重量更轻,更方便在前机舱内布置。在减轻自身重量的同时,也优化了“三电”系统的效率,降低能耗、增加续航。
 
 
EX5搭载的One Pedal单踏板能量回收系统也增加了它的续航里程。该系统不仅能回收制动能量用于增加续航,同时,还能提升车辆制动性能,避免因回收强度过高引发车辆打滑,确保在湿滑路面上制动的稳定性。动力电池的能量密度目前是影响电动车续航的主要原因之一,北汽新能源积极布局新能源产业链生态系统,旗下新车搭载更多自主技术,技术创新进入向上周期,必将推进行业新的发展。
谁掌握了动力电池,谁就掌握了新能源汽车的未来。而在众多动力电池技术的研发中,固态电池有望成为下一个风口。更安全、充电速度更快、相同密度下续航能力是锂电池的两倍、价格便宜20%!这些特点据说是固态电池可以取代锂电池的优势,遗憾的是,距离这项技术实现商业化还需要5年之后。
 
 
  锂电池遭遇滑铁卢,固态电池蓄谋"篡位"?
 
  新能源汽车对传统汽车的替代成为大势所趋。在中国这个全球最大的汽车市场,这无疑为动力电池企业带来巨大的市场空间。然而,前景一片光明的动力电池市场在2017年却遭遇了"滑铁卢"。统计显示,2017年前三季度,比亚迪净利润下滑23.82%,国轩高科净利润下滑13.27%,多氟多净利润下滑45.06%,成飞集成净利润下滑99.32%。而天津力神在2017年前7个月的净利润则亏损1.65亿元。
 
 
  与锂电池的受挫形成对比的是固态电池技术的热度不断升温,科罗拉多州固态动力(Solid Power)公司的CEO约什-加内特(Josh Duettner Garrett)称:"固态电池技术终于将要迎来腾飞。"
 
  固态电池就是使用陶瓷材料取代了一般电池中的液体电解质,这一变化带来的另外一大优势是,彻底解决了锂离子电池中液体和汽油易燃导致安全事故的隐忧。相比锂电池来说,固态电池的充电速度更快,随着技术进一步推进,用户只需要5-10分钟就能为电动车充满电。两个电池相同密度下,固态电池续航里程至少是前者的两倍,能够让电动汽车用户的续航里程增加到800公里以上。同时,在相同里程范围需求下可以将电池尺寸减半,或者在不改变电池组大小的情况下让汽车续航里程加倍,同时提升性能。
 
  数据显示,电动汽车电池的单位价格已经从2010年的每千瓦时4500元左右降低到不到1300元。但如果想要满足一辆行驶里程为321公里电动汽车的需求,单是60千瓦时的电池组就需要花费车主6.5万多元人民币。据说锂离子电池价格将在7年内降低到每千瓦时450元人民币,而固态电池则将比锂离子电池还便宜20%。
 
  宝马、丰田率先引入,广泛使用还要等5年!
 
  固态电池发展方向分为固态锂离子电池和全固态锂金属电池,全固态锂金属电池技术上存在不确定性,具有产业化前景的为固态锂离子电池。目前国内主要领先的研究机构有:中科院青岛能源所,宁波材料所,物理所,宁德时代,中航锂电。
 
 
  固态电池技术一直是电池行业研究人员的研究重点,但即使是约什-加内特等行业领先者也承认这一技术现在还并未成熟。虽然电池制造商已经在实验室中展示了这项技术,但要确保能够大批量生产固态电池,且能够在电动汽车每天运行的特定充电环境下稳定使用,恐怕需要大约5年后才可能得到广泛使用。
 
  有外媒报道,固态电池商用的首个合作伙伴是宝马,后者承诺计划在未来十年为自己旗下每款产品提供某种形式的电池组件,包括纯电动汽车、混动车型以及轻混动车型。
 
  日本汽车制造商丰田也暗示,将在2021年美国新工厂的电动汽车产线引进这项技术。丰田与日本松下达成合作关系,而松下是目前全球最大的锂离子电池供应商之一,预计也将致力于研发固态电池技术。
 
  除此之外,另外一个活跃其中的公司是英国知名家电制造商戴森。2015年10月,戴森向固态电池公司Sakti3投资了1500万美元,旨在帮助该公司将其固态电池技术商业化,并最终应用于戴森公司的产品中。
 
  随着新能源汽车的不断发展,动力电池技术也将加速迎来爆发期,市场迫切需要更稳定、更安全、性能更高的动力电池。因此,可以肯定是,如果电池制造商们能够克服固态电池技术的障碍,且这项技术能够达此前预期,那么这一电池将足以取代锂电池在电动汽车中被广泛应用。