您的位置:首頁 > 資訊 > 配件新聞 > 正文

周宗林:動(dòng)力電池應(yīng)用雜談 六大因素成關(guān)鍵

2013-11-04 09:07 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:高工鋰電 來源:高工鋰電
免責(zé)聲明:中叉網(wǎng)(m.m21363.cn)尊重合法版權(quán),反對侵權(quán)盜版。(凡是我網(wǎng)所轉(zhuǎn)載之文章,文中所有文字內(nèi)容和圖片視頻之知識產(chǎn)權(quán)均系原作者和機(jī)構(gòu)所有。文章內(nèi)容觀點(diǎn),與本網(wǎng)無關(guān)。如有需要?jiǎng)h除,敬請來電商榷?。?/div>
新能源及新能源汽車作為國家“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在政府的強(qiáng)力支持和各科研單位及企業(yè)的共同努力下,產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)...
  新能源及新能源汽車作為國家“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在政府的強(qiáng)力支持和各科研單位及企業(yè)的共同努力下,產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。
  動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心部件,其性能好壞是決定新能源汽車能否發(fā)展的關(guān)鍵。鋰離子電池是當(dāng)今國際公認(rèn)的最合適的化學(xué)能源,已成為新能源汽車動(dòng)力電池的首選。隨著全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對動(dòng)力鋰離子電池的需求將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的趨勢。但與此不相適應(yīng)的是動(dòng)力電池在能量密度、安全性、循環(huán)壽命、高低溫性能、快速充電等方面都與市場期盼存在較大差距。
【一】能量密度低
  動(dòng)力電池能量密度的高低是電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程長短的重要參數(shù)。新能源汽車要進(jìn)入尋常百姓家中,續(xù)航里程是老百姓考慮的第一要素。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的終極目標(biāo),是要達(dá)到或者超越傳統(tǒng)燃油汽車。近些年來,各國科學(xué)家積極探索,對現(xiàn)有的鋰離子電池能量密度進(jìn)行了不斷的提升,但是由于材料本身的化學(xué)特性,提升力度有限??茖W(xué)家也在嘗試其他新電池材料,例如鋰空氣電池、鋅空電池、液流電池、燃料電池等等,雖然取得了一定的研發(fā)成果,但是距離商業(yè)化、批量化還有很長的路要走。目前來看,鋰離子電池的能量密度要達(dá)到傳統(tǒng)燃油的能量密度,仍是一個(gè)較為遙遠(yuǎn)的夢想。
  當(dāng)前來看,汽車動(dòng)力電池對能量密度的基本要求為100~160Wh/Kg,越高越好。為了解決能量密度低的問題,對電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)提出了輕量化的要求。當(dāng)前全球電動(dòng)汽車的領(lǐng)跑者美國TeslaModel S,在設(shè)計(jì)上考慮了汽車輕量化的要求。和普通汽車相比,Tesla Model S省去了汽油機(jī)、油箱、變速箱、傳動(dòng)軸等等,這讓車身結(jié)構(gòu)變得空前簡潔,幾乎就分底盤、車身兩個(gè)部分。其輪胎和電動(dòng)機(jī)幾乎融為一體,而整個(gè)底盤由電池組成,電池和框架緊密結(jié)合,剛性很好很強(qiáng)大。
【二】安全性能有待提高
  電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池安全性能的最低要求是一般情況下不能起火,任何情況下不能爆炸。滿足認(rèn)證要求,安全性主要從以下兩方面來講述:
1、電池一致性問題
  眾所周知,鋰離子電池的一致性是目前難以解決的一個(gè)技術(shù)難題。電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池安全性的要求幾乎達(dá)到苛刻的地步,傳統(tǒng)的手工操作難以滿足電池對一致性的要求,取而代之的是現(xiàn)代化的自動(dòng)線和流水線作業(yè)。然而自動(dòng)化生產(chǎn)帶來的另一個(gè)弊端就是,一旦某個(gè)工序或者細(xì)節(jié)出現(xiàn)了問題,機(jī)器或者流水線是難以識別出來的??上驳氖?,我們看到某些工序的自動(dòng)化程度和設(shè)備精度越來越高,例如涂布、卷繞、封裝、注液工序,日韓在這方面的技術(shù)領(lǐng)跑世界。
  同樣,在PACK成組后,也同樣存在一致性的問題。PACK由模組組成,模組由電芯通過串并聯(lián)完成。電芯的制造工藝相對成熟,而PACK的成組工藝,現(xiàn)在全球幾乎都沒有一個(gè)絕對的標(biāo)桿經(jīng)驗(yàn)可以讓大家學(xué)習(xí),企業(yè)均在探索中發(fā)展、在摸索中前進(jìn)。動(dòng)力電池有三種形狀,圓柱、方形鋼殼、軟包,如何將這些電池的連接工藝做到一致性,比較艱難。電動(dòng)汽車的領(lǐng)跑者Tesla Model S85kWh版本,由7000個(gè)電芯組成,電芯的具體型號是松下NCR-18650A型(3.7V,3100mAh)。如何將這7000個(gè)電芯按一致的工藝連接在一起,是一個(gè)挑戰(zhàn)。把數(shù)千個(gè)電池管理好了可不簡單,電池的一致性、輸出、充電等都需要精細(xì)的管理,而這套管理系統(tǒng)也正是Tesla的核心技術(shù)之一。
2、電池微短路
  電池微短路是電池行業(yè)另一個(gè)難以解決的技術(shù)難題。難點(diǎn)在電池做好后,微短路看不見、摸不著、測不到,在消費(fèi)者手上經(jīng)過長期的負(fù)載或者真實(shí)工況運(yùn)行后,“微短路”變成了“真短路”。近幾年的筆記本電池燃燒、手機(jī)電池燃燒、電動(dòng)車轟動(dòng)一時(shí)的幾起燃燒事件,均是電池燃燒爆炸或者起火,原因就是電池短路。
  微短路的控制和預(yù)防,制造過程的細(xì)節(jié)尤為重要。鋰離子電池的三大殺手為“水分、粉塵、極片批峰毛刺”。細(xì)節(jié)決定成敗,例如在卷繞過程中,員工口罩沒有戴到位,一滴細(xì)小口水濺到極片上,就可能造成電池鼓脹;員工穿戴沒有到位,一個(gè)頭皮屑掉到了到極片上,就會(huì)造成微短路;交接班時(shí),注液房人數(shù)超標(biāo),口腔呼出的氣也會(huì)造成水分超標(biāo)。
  國內(nèi)鋰電池的領(lǐng)先企業(yè)ATL公司曾經(jīng)提出,在2012年徹底解決電池的微短路問題。雖然許多專家做出了不懈的努力,但是完全杜絕還需要時(shí)間。
【三】循環(huán)壽命不能滿足需求
  作為消費(fèi)者,如果電動(dòng)車的電池用2—3年就報(bào)廢了,或者用了半年或者1年電池電量就衰減太多,那是難以接受的。電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池循環(huán)壽命的要求是3000次以上循環(huán)壽命,10—15年的使用壽命。無論在高溫或者低溫下,要求電池的內(nèi)阻變化要非常小,從而保證電池的長期循環(huán)壽命。循環(huán)壽命的長短,本質(zhì)上還是由電池的材料特性所決定,其次為制造過程中的控制,避免微短路,正確的使用和充放電。縱觀現(xiàn)在電動(dòng)汽車的電池,都難以達(dá)到。
【四】高低溫性能較差
  在北方嚴(yán)寒的冬季,很多電動(dòng)車就“冬眠”了,所以良好的高低溫特性也是動(dòng)力電池一個(gè)主要的技術(shù)指標(biāo)。-30℃-60℃良好的輸出性能能夠滿足車用動(dòng)力電池的使用要求,我們要求在-30℃低溫下放電容量至少大于85%才可,各種不同的材料溫度特性不同,不同的溫度對于電池的放電容量也不同,材料特性決定了電池的溫度特性。
  在電動(dòng)汽車上面,設(shè)計(jì)的考慮對PACK進(jìn)行良好的加熱(低溫時(shí))和冷卻(高溫時(shí))是必須的,傳統(tǒng)的水冷、風(fēng)冷是基本的方法,目前有一種新技術(shù)為油冷法,值得大家推敲和研究。
【五】快速充電能力低
  傳統(tǒng)汽車加油只需要幾分鐘,而電動(dòng)汽車目前不能做到幾分鐘就充滿電,但是至少要具備20—30分鐘的快速充電能力,目前的技術(shù)仍難以達(dá)到。
  電動(dòng)汽車的快換模式,是解決充電時(shí)間短的一個(gè)“臨時(shí)”辦法,快換可以做到和加油一樣,幾分鐘即可完成,但是,快換的巨額資金投入、對電池的平臺化、模塊化、以及標(biāo)準(zhǔn)化的要求都很高,不能從本質(zhì)上解決問題。
  有一種材料,無論從安全性、循環(huán)壽命、高低溫性能、充電時(shí)間,都可以超越現(xiàn)在的幾種材料,那就是LTO(鈦酸鋰): LTO的材料本身具有本質(zhì)安全性,電池公司很擔(dān)心電池著火或者爆炸,但是鋰鈦氧化物沒有鋰的危險(xiǎn)性高;LTO有很長的生命周期,對傳統(tǒng)鋰電池來說幾千個(gè)循環(huán)就已經(jīng)不錯(cuò)了,但是對于LTO,循環(huán)壽命是傳統(tǒng)鋰電的十倍;LTO還有非常好的高溫、低溫的性能, LTO材料非常穩(wěn)定,低溫即使零下30℃下可以充到40%充電量,這個(gè)車可以在任何寒冷環(huán)境下使用;另外LTO還可以實(shí)現(xiàn)真正意義的快充,十幾分鐘就可以充滿電的80%以上。
  但是LTO的能量密度較小,大概只是傳統(tǒng)鋰電池的50%—60%能量的密度,電壓也低,加上近期政府新補(bǔ)貼方案確定后,對于LTO的純電動(dòng)客車發(fā)展不利,LTO的純電動(dòng)客車至少配置80度電,電池成本在70萬左右,而新政的補(bǔ)貼只能拿到15萬,企業(yè)將難以生存。
【六】檢測標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系不完善
  國家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測試中心王子冬主任曾經(jīng)在一次行業(yè)會(huì)議上指出,中國的動(dòng)力電池缺乏評價(jià)體系。我們現(xiàn)在有QC/T743-2006標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)范、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和存儲,但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出現(xiàn)“過時(shí)”,急需進(jìn)一步完善。
國家標(biāo)準(zhǔn)來源于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒有創(chuàng)新,過度依賴于國家標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致針對動(dòng)力電池的整個(gè)評價(jià)體系不完善。而在新能源汽車示范和推廣過程中,檢測標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系的建立、電動(dòng)汽車的市場定位和商業(yè)推廣、充電設(shè)施的建設(shè)及最終產(chǎn)品的性價(jià)比也對電動(dòng)汽車和鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有決定性的影響。
  盡管電動(dòng)汽車發(fā)展之路坎坷,但其發(fā)展方向和目標(biāo)不會(huì)改變,新能源的道路也會(huì)一直走下去。首先電動(dòng)汽車的市場定位很重要。城市公交系統(tǒng)可以說是最適合推廣的市場了,這個(gè)已經(jīng)被廣大車企和動(dòng)力電池企業(yè)達(dá)成共識。其次,小型車市場應(yīng)該是最有可能的。類似TeslaModel S電動(dòng)車走高端路線,其高昂的價(jià)格在國內(nèi)復(fù)制的成功幾率不大。反而是如Smart類的小型車電動(dòng)化還是有前景的。時(shí)尚、充滿科技概念的小型電動(dòng)車,走都市青年的路線是比較好的選擇。小型車純電化的好處在于能耗經(jīng)濟(jì)性比較好,同時(shí)電池不必做的太大,整車價(jià)格不至于太高,另外就是充電設(shè)施的建設(shè)問題,需要逐步的建設(shè)和普及。最后,對于消費(fèi)者而言,性價(jià)比才是王道。
  這個(gè)性價(jià)比既包含購置、使用、維護(hù)的成本,同時(shí)也有準(zhǔn)入的問題。以北京為例,如果有外形新潮、性能合適、補(bǔ)貼后十萬左右的小車,在現(xiàn)在搖號幾率渺茫的情況下,還是會(huì)有不少人心動(dòng)的。
  中國的鋰電池技術(shù),與日韓等發(fā)達(dá)國家的技術(shù)相比,還是有較大的差距。國內(nèi)很多鋰電池企業(yè),簡單抄襲和沿用國外的技術(shù),過于注重追求利潤,技術(shù)沒有創(chuàng)新,從業(yè)人員的素質(zhì)偏低,工藝較為落后,長期如此是不能長遠(yuǎn)發(fā)展的。
  綜上所述,鋰電池用于汽車動(dòng)力領(lǐng)域還是面臨很多問題,但是可喜的是國內(nèi)除了以ATL、BYD、力神、比克為代表的老牌鋰電企業(yè)外,還出現(xiàn)了如Boston-Power、萬向(A123)MGL、國軒、中航鋰電等專業(yè)做汽車動(dòng)力電池的企業(yè),他們正在孜孜不倦為中國的新能源事業(yè)而努力。
  最后,引用馬云的一句話來總結(jié):今天很殘酷,明天更殘酷,后天很美好,但絕大部分是死在明天晚上。所以對于中國的新能源和新能源汽車,每個(gè)人不要放棄今天。

網(wǎng)友評論
文明上網(wǎng),理性發(fā)言,拒絕廣告

相關(guān)資訊

  • 天能上榜“年度儲能電池十大品牌”
    10月14-16日,由國際能源網(wǎng)并國能能源研究院聯(lián)合主辦的新能源產(chǎn)業(yè)年會(huì)在京舉行。天能受邀參加并收獲“年度儲能電池十大品牌”榮譽(yù)。本屆年會(huì)以“傳承 新質(zhì) 共...

    2024-10-17 09:06

  • 天能榮列中國民營企業(yè)500強(qiáng)第28位
    10月12日全國工商聯(lián)發(fā)布2024中國民營企業(yè)500強(qiáng)2024中國制造業(yè)民營企業(yè)500強(qiáng)天能控股集團(tuán)分別排名第28位和第20位較去年前進(jìn)5位和2位這是近年來天能在中國民營企業(yè)...

    2024-10-14 08:51

  • SNEC ES+丨安全儲能,智選天能
    9月的上海,秋意盎然。SNEC ES+第九屆國際儲能和電池技術(shù)及裝備(上海)大會(huì)暨展覽會(huì)如期而至,來自全球不同國家和地區(qū)的500余家品牌和超150000名觀眾齊聚黃浦...

    2024-09-27 09:14

  • 臺創(chuàng)聚氨酯輪亮相CeMAT Russia 2024
    9月17日-19日,為期三天的CeMAT Russia 2024在俄羅斯莫斯科克洛庫斯國際展覽中心成功舉辦。杭州臺創(chuàng)實(shí)業(yè)有限公司攜多款明星產(chǎn)品亮相,向俄羅斯市場展示其優(yōu)質(zhì)...

    2024-09-26 09:17

  • 一期240MWh!天能平湖智慧零碳綜合能源項(xiàng)目開工
    9月22日,天能平湖智慧零碳綜合能源項(xiàng)目開工儀式在浙江省平湖市獨(dú)山港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)隆重舉行。天能控股集團(tuán)副董事長周建中與平湖市委常委、統(tǒng)戰(zhàn)部部長沈志林,市人...

    2024-09-23 08:50

  • SNEC ES+丨與天能,滬上見
  • 卡斯卡特分層揀貨器—分層揀貨應(yīng)用從未如此多樣
    分層揀貨器能夠?yàn)轱嬃?、倉儲和配送企業(yè)帶來快速、多樣化的益處。當(dāng)需要碼放多種貨物混合放置的托盤時(shí),卡斯卡特分層揀貨器可一次搬運(yùn)單層或多層不同的產(chǎn)品,包括...

    2024-09-01 08:09

  • 禮贊“天能井岡山精神”⑥丨堅(jiān)持精益求精,就是天能工匠
    今年3月,河南省制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)場觀摩組來到天能濮陽公司開展實(shí)地觀摩,觀摩組點(diǎn)贊濮陽公司加快省級智能車間和智能工廠建設(shè)的典型經(jīng)驗(yàn)。作為濮陽公司設(shè)備MOM...

    2024-08-28 08:51

  • 瑞創(chuàng)動(dòng)力:高效電機(jī)助力工車車輛行業(yè)發(fā)展
    隨著環(huán)保意識不斷提高和電機(jī)技術(shù)不斷演進(jìn),瑞創(chuàng)動(dòng)力永磁電機(jī)在工業(yè)車輛領(lǐng)域備受青睞。作為一家集科研開發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售貿(mào)易為一體的企業(yè),瑞創(chuàng)動(dòng)力產(chǎn)品不僅提...

    2024-08-27 09:51

  • 天能綻放新質(zhì)之美,行業(yè)智造“一葉知秋”
    在天能,我們看到了智能制造與技術(shù)創(chuàng)新雙螺旋融合賦予新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的無限可能。8月23日,由人民日報(bào)、央視網(wǎng)、新華網(wǎng)等媒體組成的“探廠團(tuán)”走進(jìn)位于安徽...

    2024-08-26 08:54

關(guān)注官方微信

手機(jī)掃碼看新聞