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未来电池技术将会如何发展

作者:    来源:    发布时间:2019-08-22 09:51    浏览量:

属于锂电池的一种,目前如比亚迪e6、北汽ev160、腾势等一些电动汽车生产厂商均将其作为车辆的动力源。磷酸铁锂电池热稳定性是目前车用锂电池中最好的,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,而同属锂电池的在180-250℃时内部化学成分就已处于不稳定状态。换言之,磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指,也正因如此,其也成为目前电动车电池的主要门类之一。

 

为何受到特斯拉青睐?

 

【干货】新能源汽车电池简析及未来技术一览

 

特斯拉MODELS使用的三元锂电池的重量能量密度约为200Wh/kg,而磷酸铁锂电池的能量密度约为150Wh/kg,这意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。但是,当三元锂电池自身温度为250-350℃时,其内部化学成分就开始分解,因此对电池管理系统提出了更高的要求。以特斯拉MODELS车型为例,整车装有7000余节,电池管理系统要监测其中每节电池的使用状态,无疑加大了电池管理系统的控制难度。

 

燃料电池是未来汽车最理想能源

 

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燃料电池是将化学能转化为电能的发电装置,不是通常所说的“电池”。其能量的来源主要是依靠不断供给燃料及氧化剂产生,而且能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳,被业界公认为未来汽车的最佳能源。

 

就当今市场而言,燃料电池汽车离我们并不遥远。去年年底,丰田汽车公司正式在日本国内发售氢燃料电池车“MIRAI”(未来),其续航里程能达到约700km,在行驶过程中只排放水。MIRAI的工作原理为:储氢罐中的氢气与车头吸入的氧气在燃料电池内发生反应,产生的电能驱动电机从而带动车辆,而反应产生的剩余电能会存入到储能电池中。位于车身后部的两个储气罐最大可存储5公斤氢燃料,通常情况下,3分钟就可以完成氢燃料补给。

 

新型电池技术前瞻:物理电池

 

物理电池是依靠物理变化来提供、储存电能的电池统称,如“瞬间充满电的超级电容”、“比功率达5000-10000W/kg的飞轮电池”等都属于物理电池家族的成员。

 

1、超级电容

 

超级电容是一种介于传统电容与电池之间的电源元件,功率密度高达300-500W/kg,是普通电池的5-10倍。它主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能,其间不发生化学反应,因此被归为物理电池的范畴。相比化学电池,超级电容有三大明显优势:

 

①反复充、放电次数达十万次(传统化学电池只有几百至几千次),寿命上要比化学电池高出很多;

 

②超级电容在充、放电时的功率密度极高,瞬间可放出大量电能,可满足车辆更加宽泛的电力需求;

 

③工作环境适应能力更佳,通常室外温度在-40℃~65℃时,其都能稳定正常工作(传统电池一般为-20℃~60℃)。

 

2、飞轮电池

 

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飞轮电池是上世纪90年代提出的一种新概念电池,它是利用类似飞轮转动时产生能量的原理实现充、放电。大名鼎鼎的“保时捷911GT3混合动力赛车”以及被评为当今四大神车之一的“保时捷918Spyder”均在两前轮处安装有飞轮电池,飞轮技术将制动所收集的动能转化为电能,并将能量贮存于一个飞轮之中。在加速过程中,该能量将转移至前轮,在提高加速的同时减少内燃机的燃油消耗。

 

由于技术和材料价格的限制,飞轮电池的价格相对较高,在小型场合还无法体现其优势。但在太空、大规模交通运输以及军事方面需要大型储能装置的场合,飞轮电池已得到逐步应用。

 

动力电池发展趋势

 

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随着新能源汽车的发展,电池作为重要部件之一,能量密度在不断提高。中信国安盟固利新能源科技有限公司研究院副院长刘正耀表示:“电池革命的关键在于材料,三元材料将成为主流的正极材料体系,石墨与软碳、硬碳等具备不同特性的负极材料混合应用也将成为负极材料的主流体系。另外,石墨烯在我国已经开始进入中期试验阶段,量产后会大幅度提高电池的能量密度水平及寿命。”

 

同样,电池专家肖成伟也表示:“动力电池向着高能量密度的趋势发展。从安全性角度考虑,磷酸铁锂电池要优于其他种类电池,而且它在中国应用的数量也是最大的;从正极材料来讲,磷酸铁锂材料不仅是研究关注的重点,也是产业化的重点。另外,大家都希望把能量密度达到300Wh/kg电池实现批量化应用,那么就可以将高镍材料与石墨类材料匹配,同时与薄型改性的隔膜涂层结合,逐步做到300Wh/kg;从负极材料来讲,石墨类的材料现在已经是很成熟的产品,未来则以硅碳作为研发重点。

 

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