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錳酸鋰電池未來發(fā)展趨勢(shì)如何

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-03-18 10:49    點(diǎn)擊量:
2018年5月15日,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理程序,工業(yè)和信息化部組織修訂的《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》批準(zhǔn)發(fā)布,自2019年4月15日正式實(shí)施,過渡期共11個(gè)月。伴隨著新國(guó)標(biāo)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),一些小規(guī)模電動(dòng)車企業(yè)生產(chǎn)的不規(guī)范產(chǎn)品將成為第一批打擊對(duì)象。在新國(guó)標(biāo)的壓力下,電動(dòng)自行車的各相關(guān)配套設(shè)施企業(yè)有喜有憂。而這其中,新能源電池企業(yè)開始出現(xiàn)新機(jī)會(huì)。
 
目前電動(dòng)自行車中搭載最多的電池是鉛酸電池,因其價(jià)格便宜、材料來源豐富、技術(shù)和制造工藝較成熟、資源回收率高等綜合因素被各國(guó)各種電動(dòng)車普遍采用和廣泛研究。然而,新國(guó)標(biāo)中明確規(guī)定了對(duì)于電動(dòng)自行車搭載電池的要求,這也直接影響了鉛酸電池未來在電動(dòng)自行車中的應(yīng)用。
 
新國(guó)標(biāo)中,對(duì)于新能源電池行業(yè)影響最大的兩條規(guī)定如下:
 
a、裝配完整的電動(dòng)自行車的整車質(zhì)量小于或等于55kg;
 
b、蓄電池標(biāo)稱電壓小于或等于48V
 
可以看到,新國(guó)標(biāo)對(duì)于未來電動(dòng)自行車的要求方向主要以“輕便化”、“安全化”為主。對(duì)此,行業(yè)內(nèi)關(guān)于未來鋰電池在電動(dòng)自行車中替代鉛酸電池的呼聲很高,而其中,又屬錳酸鋰電池與三元電池的支持者更多。SMM總結(jié)了鉛酸電池與錳酸鋰電池、三元電池之間的差異。
 
錳酸鋰電池未來發(fā)展趨勢(shì)如何
 
鉛酸電池搭載在電動(dòng)自行車上的整車質(zhì)量一般都在55kg之上,絕大部分都無法符合新國(guó)標(biāo)的要求。而鋰電池的電池組質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉛酸電池,同時(shí),鋰電池的能量密度、循環(huán)次數(shù)(使用壽命)等性能要優(yōu)于鉛酸電池,故未來鋰電池替代鉛酸電池的可能性非常高。
 
在目前的三種動(dòng)力型電池中,磷酸鐵鋰電池在能量密度方面不及三元電池與錳酸鋰電池,但磷酸鐵鋰正極材料的價(jià)格卻高于錳酸鋰,同時(shí)電動(dòng)自行車對(duì)于循環(huán)次數(shù)的要求并不太高,所以大部分電動(dòng)自行車企業(yè)并不考慮搭載磷酸鐵鋰電池。
 
而錳酸鋰電池相比于三元電池,擁有良好的安全性,同時(shí)價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比三元電池便宜,因此成為了很多企業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)自行車電池的首選正極材料。
 
錳酸鋰電池未來的發(fā)展趨勢(shì)
 
據(jù)多位行業(yè)人士向SMM表示,2018年是電動(dòng)自行車搭載鋰電池的拐點(diǎn),今后電動(dòng)自行車上對(duì)于鋰電池的需求量會(huì)逐年遞增。而目前對(duì)鋰電池的需求主要集中在錳酸鋰電池、三元電池或是兩類電池?fù)诫s使用。一些看好錳酸鋰電池的企業(yè)表示,未來電動(dòng)自行車市場(chǎng)鋰電池取代鉛酸電池、鎳氫電池等是大勢(shì)所趨,而錳酸鋰電池憑借其性能、價(jià)格多重優(yōu)勢(shì)容易占取先機(jī);不僅如此,錳酸鋰電池在其他領(lǐng)域也有不錯(cuò)的預(yù)期,在新能源補(bǔ)貼政策完全退出市場(chǎng)后,錳酸鋰電池的成本優(yōu)勢(shì)會(huì)大大體現(xiàn)出來,其在電動(dòng)工具領(lǐng)域及動(dòng)力汽車領(lǐng)域可能也會(huì)有所突破。
在一次實(shí)驗(yàn)中,他們把原材料送到了彈道學(xué)實(shí)驗(yàn)室,那里通常被用來測(cè)試防彈背心,并用9mm的子彈來射擊它。兩根電線將電池(扁平的銀袋子)連接到三星平板電腦上,后者的電源被小心移除。子彈擊中后,電池就像火山一樣炸開了。在慢鏡頭里,可以看到塑料和金屬從火山口噴出,就像熔巖。但電池內(nèi)部沒有爆發(fā),沒有爆炸或起火。每次碰撞,設(shè)備都保持開啟狀態(tài)。齊默爾曼說:“我們一直認(rèn)為聚合物會(huì)使它更安全,我們從來沒有指望電池還能繼續(xù)工作。”
 
據(jù)齊默爾曼說,這種聚合物將推動(dòng)鋰金屬的發(fā)展,并加速采用新的電池化學(xué)物質(zhì),如鋰-硫或鋰-空氣。但長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來可能不只是鋰。曼徹斯特大學(xué)的研究員劉旭清表示:“這種改進(jìn)不能與設(shè)備性能的改進(jìn)速度相匹配,我們需要一場(chǎng)革命。”
 
在牛津郡龐大的哈韋爾科學(xué)與創(chuàng)新園區(qū),也就是約翰·古德諾夫(John Goodenough)簽署協(xié)議宣布放棄他在鋰離子領(lǐng)域取得重大突破專利的地方,史蒂芬·沃勒(Stephen Voller)舉著一塊與飲料杯大小和形狀相似的碳纖維。沃勒是一位和藹可親的曼城球迷,年近50歲。在加盟首個(gè)瀏覽器品牌網(wǎng)景(Netscape)公司之前,他曾在IBM擔(dān)任軟件工程師。在公司被AOL收購后,沃勒對(duì)筆記本電腦電池續(xù)航時(shí)間的限制越來越感到失望,于是決定采取些措施。
 
沃勒的第一個(gè)想法是使用氫燃料電池來延長(zhǎng)電池巡航時(shí)間,但它的波動(dòng)性證明是便攜式電子產(chǎn)品無法克服的挑戰(zhàn)。他說:“讓氫氣通過機(jī)場(chǎng)安檢是相當(dāng)困難的。”然后,通過牛津大學(xué)的熟人,沃勒聽說了一些令人興奮的研究,包括性能更像超級(jí)電容器的極快充電材料。當(dāng)電池以化學(xué)方式儲(chǔ)存能量時(shí),超級(jí)電容器卻可將其置于電場(chǎng)中,就像氣球上的靜電收集一樣。
 
超級(jí)電容器的問題在于,它們不能像電池一樣儲(chǔ)存那么多的能量,而且電量會(huì)很快泄露出去。如果你不經(jīng)常使用,鋰離子電池的放電可持續(xù)2周,而超級(jí)電容器只能保持?jǐn)?shù)小時(shí)。許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,將超級(jí)電容器與電池結(jié)合起來,可能對(duì)智能手機(jī)和其他耗電的消費(fèi)科技產(chǎn)品有利。海格特表示,超級(jí)電容器可以被用來制造一、兩分鐘內(nèi)就能充滿電的混合手機(jī),而且還可以作為備用的鋰離子電池。他說:“如果你可以非??焖俚某潆?,你可以把它放在感應(yīng)圈上,在你攪拌咖啡的時(shí)候充電。”
 
沃勒認(rèn)為,他可以做得更好。2013年,他創(chuàng)立了ZapGo,該公司正在開發(fā)碳基電池,其充電速度與超級(jí)電容器一樣快,但充電時(shí)間與鋰離子電池差不多。到2017年11月,該公司的員工已增至22人,分別在哈韋爾的盧瑟福德阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室和北卡羅來納州夏洛特的辦公室工作。它的第一個(gè)消費(fèi)電池將被用在今年年底推出的第三方產(chǎn)品上,包括用于汽車的助推起動(dòng)裝置,以及充電時(shí)間從8小時(shí)縮短至5分鐘的電動(dòng)滑板車。
 
沃勒手里拿著的那塊碳纖維是一塊電池,使用了固態(tài)電解質(zhì),不會(huì)著火。兩個(gè)電極是由薄層鋁制成的,上面覆蓋著納米結(jié)構(gòu)的碳,用來增加表面積。沃勒說:“你希望它看起來像喜馬拉雅山。”盡管在顯微鏡下,它更像是城市天際線的輪廓。ZapGo技術(shù)的關(guān)鍵在于提高效率和減少漏電量,主要是通過確保電解液無縫地與上面的碳天際線相吻合,就像尼龍搭扣一樣。
 
碳基電池的最大優(yōu)勢(shì)是長(zhǎng)壽。因?yàn)閆apGo的電池存儲(chǔ)更像氣球,而不是傳統(tǒng)的電池。正如沃勒所說“沒有化學(xué)反應(yīng)”,他聲稱新電池可以持續(xù)10萬個(gè)放電周期,這是鋰離子電池的100倍。即使每天給手機(jī)充電,也可以使用30年。目前的第三代ZapGo電池還沒有強(qiáng)大到可以運(yùn)行智能手機(jī)的地步,但由于使用的材料沒有提供增加電壓的障礙,沃勒預(yù)計(jì)這種電池將在2022年,也就是“iPhone 15前后”投入應(yīng)用。

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