凯发k8登录动力电池技术发展大剖析
时间:2024-08-06 18:21:09
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△□▽,另一方面就是动力电池技术的不断提升☆★,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▽◇○▷。◁○=”
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▪▽▲▼。
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□•=▪•。
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……
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▽○。
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▪▪-。
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△…○◇☆,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●▲★□”…☆。
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▪•▪。
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…☆◆-◁。
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☆▪•。
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●□◁=★。
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▼▪-■,比亚迪在造车之前就是全球第二大的镍氢电池制造商◁•□•。
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★◆•○。
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•☆••★,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▼△◆◆○•。
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凯发k8登录○◁▲△◁,所以无法大规模用于量产车上•◆◇★◁●,最终被汽车厂商淘汰▷•。
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◁=。