凯发旗舰厅动力电池技术发展大剖析
时间:2024-07-14 18:37:13
众多车企乃至新造车势力都发布了未来的新能源计划★-,更多相关内容敬请期待……
锂电池正是现阶段新能源车的主流选择-◇=,锂的化合物(锰酸锂-○▼▽★,磷酸铁锂等)作为电极材料★-,石墨作为负极材料▼•▼,其优势在于能量密度高-▪■□、体积小=△▪、重量轻-▲●=、充电效率高◇□…○★○。决定锂电池类型或者说性能的主要因素☆◁★○△,在于电池两极的材料-●,其中正极的材料是现阶段的关键▼△◁,如主流的磷酸铁锂★□、三元材料中的钴酸锂△△、镍钴锰等▲□●▷,在容量○▪▷●、成本▲▷、低温充放电-◆、安全性等多个维度上存在差异▪-□○。
低温的负面影响从电池本身不太好解决○★☆,于是众多汽车厂商想办法给电池组加温■△,增加单独针对动力电池的控温系统•☆☆•,采用这种做法的大部分品牌车型都有一定缓解作用▪=◇,但实际效果还算不上出色的解决问题…=•◁●,因为有一些电动车控温系统的耗电量-◁,比低温的损失还要大=◆□。
大家都知道H2+O2燃烧最终得到的水•▪,所以氢气是非常理想的清洁能源◆-▷◆。就氢气本身来说▲●◁,燃烧可以释放大量的能量◇★=◆▼•、低温表现上佳○◁,最重要的加氢的效率高△★▪▲★▷,加氢只需5分钟就能行驶超过600公里-▪,并且这个数据还有提升的空间▼○●,以上这些都要远远优于现有的锂电池▽☆▽☆△。
而从锂电池广泛引用之后★◆★,镍氢电池在汽车上也有被完全取代的趋势◁■,如丰田新一代混动系统就采用了更高效的发动机+锂电池组合…▷□•▪☆。相比锂电池-▲,镍氢电池的容量▷○、循环充电的寿命以及环保角度都不占优势……○,成本的优势也在锂电池大力发展之下被弱化了▽★•=▷▪,这正是镍氢电池逐渐退出汽车领域的原因所在…◆•▷=☆。
在这方面可以有所期待的是=△-•★▪,通用集团已经有意向与韩国LG集团合作▲…▲▼,采购直接在电池组内部装备多个温控元器件的产品◁□•▼,不光能与现在一样给电池散热★▪,还能在寒冷天气提高电池的温度▪▷…◆□○。这项技术的落地值得期待◁-☆,据悉★▽☆•○◇,通用集团下一轮纯电和插电混动的新车就会使用-▽,取代现在日立品牌供应的电池组▪■☆-▼▪。
固态锂电池顾名思义就是不再使用液态的电解液★■▼,采用固态电解质▪●■○,其能力密度远超现在的主流的锂电池■◇○,这意味着纯电动车型更高••=★□、甚至达到节能型汽油车的续航里程◁●=▽,并且充电效率相比现阶段也有着质的飞跃▼▪•=,据悉装备固态电池的电动车▷□▼★,最理想化的充电速度可达到1分钟增加800公里▲★,这可以说是新能源车的最佳核心部件☆▼◇●。
不过•□…◆,因为镍氢电池充电效率一般▼…▼▷☆=、有充电有记忆效应…•●■▲■、工作电压较低(无法使用高压快充)□▷…=●☆,并不适用于汽车的单一动力源▲△-▲•,适合辅助发动机工作▽◆●。这方面做得最好的要属丰田▲■□□□,其混合动力系统采用阿特金森发动机+镍氢电池组•□◇…-△,阿特金森发动机本身具备中间转速区间高效的优势…○-○-▽,却也有着低转速和高转速疲软的问题▪☆★☆,而镍氢电池正好能够解决起步与高速动力不足的一大助力■=••。
而氢气这么好的能源…■▽□,为什么不推广•◇-△?因为以现在的技术获取氢气太难了•◇△▪■-。大家都学过电解水能得到氢气凯发旗舰厅△▪-,但耗费电能去电解水…◆◇▲,然后再烧氢气最终变成水★●,这个过程的用电量和损失还不如直接给锂电池充电=▼△◁■◁,成本太高■□☆★。而成本▪•、工艺都比较合适的是从石油…=、天然气里提取○▷○▪▼,但量并不大•▲,所以燃料电池车…▽◇▲◁…“只闻其名…•★-、难以推广▪-•”▷◆□▼▪。
不过无论任何类型◁••▲☆=,所有锂电池组都会面临低温这个▪■•●◇“天敌●◁”△▷▽。不同锂电池类型的最佳工作温度虽然有一定差异☆◇○◇,但低于最佳区间之后伴随而来的锂离子的活性降低•-□★▲,对于续航里程的影响比较大●◁▽,这在我们此前的测试中也有所体现=△☆◆:搭载锂电池组的电动车•…☆○▽,北方冬季实际使用中的续航▷●■▪-,普遍只能达到理论续航的60%多△•▽◇★☆,最多也就70%左右☆□◁。
往大了说=◆○▼□-,环保似乎全球的一个大方向=◆☆,电能又是老百姓生活必备的能源▼-▽◁◇□,所以以电作为燃料的新能源车最容易实现○■•-△,过渡最为平滑★▲▽。从现实的角度来看…•▷•○▲,2025年禁售燃油车之后◁○,能买到的就只有新能源车了▲◇,一款车的电池如何至关重要▼★●,正如本文所说的电池发展◁▲,老的电池类型逐渐成为历史□▪■•=,新的电池技术一些还处于概念阶段=-▲□▽,一些只要攻克技术▷▷△、成本等难题☆-=◇,就将来到大家身边了▽◆□…。(来源▼◁:易车网 周航)
镍氢电池与我们的日常生活很近▽◇◇•,从早期的随声听到现在的充电牙刷等小型电器很常见■□=●•▼,正极为镍氢的化合物▼△▽◆▽,负极为金属氢化物■▷▷,其能量密度○•、充放电次数相比铅酸电池有不小的提升▼▷▷-▲◆,并且电解液不可燃▷▪★●、安全性有保障-△▼△,制造工艺成熟☆…,在造车之前就是全球第二大的镍氢电池制造商-▲。
简单来说…■=◁▪,纯电动车的工作原理是△▼▷“充电直接用电▲☆●”★=…,氢燃料电池车则是H2+O2 ▷▲◁“烧成★▼▷”(化学反应)电能和水□◆▼,相当于☆•▼□“烧氢□★△”来发电=-●。两种★□▷▲☆“电池■□▲▪-•”同样都是零排放…◁○◇•,电动车锂电池能力密度更小▪◇★…•、低温活性差影响续航▲△○,充电速度慢的问题■▪-,氢燃料电池完全没有◇■▲,而且工作效率要高出不少□◁•▲◆…,这正是氢被称为优质能源的原因凯发旗舰厅●-☆。
现阶段★•◇▼•,一些海外的能源●▲■▼◁▼、科技企业•△▽▪…,以及松下等电池制造商都开始了固态电池的研发★▲◇■★,汽车厂商涉及这方面的只有丰田○=■▲▷▼、本田以及日产三大日系车企▷●•,这源于日本国家层面的助推◆◁-▷。从已经开始研究固态电池的各方计划来看-○▷,预计2020年将在成本-◆○■、能量密度和生产制造方面有突破性进展•◇▼。到2030年才能将这项研发成果落地☆●、在新能源车领域广泛普及-◆,即离我们还有些远•▲▼▪,这也是各大车企发布2025年全球禁售燃油车的应对战略时◁••◆■,并未提及固态电池的原因□★…■。
去年全球范围发布禁售燃油车时间表▽•▼=◇,让人们意识到新能源车的时代就要来了▷▷▽,而纯电动车★◆-◆、插电混动☆▽▪◇▷、燃料电池车等等-◆-▷■,为什么短短几年时间就成为未来的主旋律▼○…•○?一方面是全球战略△…□--、政策等方面的支持=▲,另一方面就是技术的不断提升…▽★▷…•,更长的续航▲■•、更短的充电时间▽•,直接关乎用户的通勤需求◇◁…•▼,才让新能源车来到我们身边◇○◁■◁▪,将来还会取代传统燃油车◁…▷,与大家的日常出行密不可分◆◆。于是就有了人们所说的▼□●△■△:△★…“新能源车的发展●▪▷…,就是电池技术的发展●=▷…△。★☆”
关于氢燃料电池车投入方面▼▷▷,日…◁◆☆、韩两国的车企早就开始了研究○•-●★◆,如今已经小范围投入到了各自国家的市场中…▲◆▪☆=,如笔者春节前试驾的现代NEXO氢燃料电池车☆▼▲=△,已经大量用于平昌冬奥会并上市销售◁■。
石墨烯电池可以有效解决锂电池的短板◇▽=▷▲★,产品特质与新能源车用户使用直接挂钩○-△•▲●。这种材质的好处确实大▽•▷▼○•,而且韩国三星也已经对外公布掌握了这项技术•●★☆★●,但成本是一大瓶颈◇■□★□●,石墨烯的获取不太容易=●•••▪,早期是用于航天领域的一种材料•◁○●▲,何时◇▪◁、采用什么方式降低成本•☆▽□,将是这项优质产品▼☆“飞入寻常百姓家=●▷▽●•”的一大难题▽□…,各个汽车厂商都还没有公布在这方面发力的计划▼◁。
纯电动汽车最早使用的是铅酸电池▲■☆,铅及其氧化物制成作为电极材料◁△,硫酸溶液作为电解液☆◆□,这是现在大部分电动自行车的动力源□◁☆◇,低成本是其最大的优势•=。不过○☆▲,因为铅酸电池的能量密度低◆▷◁○……,从而带来了体积大…▪、容量小等问题○○◆◇■,无法满足一台汽车对于自重的控制•=、驱动力的消耗▲=☆▪,乃至每年超过1万公里行程的使用寿命○△,所以无法大规模用于量产车上•-,最终被汽车厂商淘汰◁□■。
对于未来新能源车的动力电池讨论•○,最靠谱▷□◇◇、讨论最多的要属石墨烯电池了◁★,将一些专业角度的解读△▼“翻译■★☆▽☆☆”一下就是△…=•:用这种材料结合锂电池有两种使用方法★◁▽★,一是用石墨烯的复合材料作为锂电池的导电剂•◇…△,二是直接用作负极▼●•■,效果都是增加锂电池的活性••○,从而提升电动车的续航里程=△▽▽…▷、充电速度▷▪•■••。