新能源汽車的充電過程中，對(duì)電池有什么技術(shù)要求嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-19 09:13
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電動(dòng)汽車電池充電是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的過程，充電過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池的正負(fù)兩級(jí)形成材料堆積。由于電池的構(gòu)造特性，在充電的過程中，隨著電池電量的不斷提升，電池正負(fù)極兩端的電壓也隨之上升，充電電流的大小由充電動(dòng)機(jī)輸出電壓與電池電壓的壓差決定，稱之為充電壓差。由于電池組的整體電阻相對(duì)很小，如果固定充電電壓，在電池充電初期，電池電壓較低，充電壓差較大，這時(shí)充電電流會(huì)非常大，會(huì)導(dǎo)致電池過熱甚至電池?fù)p傷。在電池電量不斷上升之后，電池電壓逐漸升高，充電壓差不斷縮小，會(huì)導(dǎo)致充電電流很小，無法滿足充電要求。因此，這就要求對(duì)充電過程要有一個(gè)合理的充電安排。
目前新能源汽車已經(jīng)成功晉升為汽車市場(chǎng)之上的“時(shí)代寵兒”，在這樣的大環(huán)境背景之下，消費(fèi)者對(duì)于新能源汽車的認(rèn)可度也在遞增，不同于傳統(tǒng)汽車的燃油結(jié)構(gòu)，純電動(dòng)汽車的充電補(bǔ)能則是汽車運(yùn)行的全部動(dòng)力來源，那么作為新能源汽車充電過程中連接的載體充電線，電動(dòng)汽車對(duì)其有什么要求呢？
首先，作為電動(dòng)汽車對(duì)外獲取能源補(bǔ)給的載體，充電線必須要具有傳輸電能的作用，但是隨著新能源汽車的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)的突破，僅僅局限于傳遞電能的充電線也被淘汰，目前市面上大多數(shù)充電站所配套的充電線在具備傳輸電能本身的主功能之外，還擁有傳遞充電車輛對(duì)應(yīng)電池電量、整體的信息狀態(tài)至充電樁的作用。
智能化模式不僅僅是對(duì)于新能源汽車的要求，同時(shí)也是對(duì)于充電站、充電樁甚至是充電線的要求。當(dāng)然為了保證汽車本身的充電安全，在汽車自身充電完成時(shí)，充電線也有必要對(duì)于整個(gè)充電過程做實(shí)時(shí)監(jiān)控，以來保障消費(fèi)者的最大利益和安全。
國內(nèi)充電站所配套的充電線電纜大多依照國際電工委對(duì)外發(fā)布的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)、建造，盡管世界上各國所參照的標(biāo)準(zhǔn)有所不同，但在生產(chǎn)過程中所遵循的安全原則一致，并且與之搭配的材料也大同小異，雖然有所差距但并不影響后期的使用。
在充電線未來的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)要求方面，建立在純電動(dòng)汽車的使用安全之上，充電線本身的性能和安全必須依據(jù)材料的選取，而且其設(shè)計(jì)者也必須多面考慮，相關(guān)阻燃材料的加入也是為了保證新能源汽車充電時(shí)自燃起火的現(xiàn)象。
綜合來看，充電線盡管是建立在新能源汽車發(fā)展之上的一個(gè)配套設(shè)施，但它的安全使用也會(huì)在很大程度上影響消費(fèi)者的財(cái)產(chǎn)利益和生命安全，所以充電線的生產(chǎn)必須按照相應(yīng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，配套生產(chǎn)材料也需要齊全并且達(dá)標(biāo)。
針對(duì)這一問題，近日，西安交大化工學(xué)院、長(zhǎng)期從事新一代二次電池正極材料開發(fā)與應(yīng)用的李明濤課題組，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種二維插層結(jié)構(gòu)的g-C3N4/石墨烯夾層，如同在電池正負(fù)極之間構(gòu)建了多層“防鯊網(wǎng)”，不僅能通過物理和化學(xué)雙重作用阻擋多硫化物在正負(fù)極之間穿梭，還能加快鋰離子的擴(kuò)散，從而大大提升電池的循環(huán)壽命。
他們的研究成果對(duì)提升鋰硫電池電化學(xué)性能及進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有理論指導(dǎo)意義。前不久，該成果發(fā)表在國際著名期刊《可持續(xù)能源材料化學(xué)》（ChemSusChem）上，并入選為封面文章。
不久之前，中科院大連化物所在鋰硫二次電池技術(shù)研發(fā)中取得新進(jìn)展，所研制的能量型鋰硫電池的比能量經(jīng)第三方按照國軍標(biāo)要求的安全測(cè)試，從之前的520Wh/kg、570Wh/kg到609Wh/kg，刷新了二次電池比能量在同領(lǐng)域的領(lǐng)先位置。此次新研制的能量型鋰硫電池，還展示出了優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性：在-20℃的環(huán)境中，放電比能量達(dá)到400Wh/kg;在-60℃的極寒環(huán)境中仍可工作，表現(xiàn)出了顯著優(yōu)于鋰離子電池的低溫性能。此外，新研制的功率型鋰硫二次電池的持續(xù)放電倍率大于4C，脈沖可達(dá)10C。目前由中科院大連化物所研制開發(fā)的鋰硫電池組已完成了與太陽能無人機(jī)的全系統(tǒng)地面聯(lián)試，取得良好效果，通過了用戶驗(yàn)收。
作為一種高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)，從各種電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車，再到電網(wǎng)規(guī)模化能量存儲(chǔ)的擴(kuò)展應(yīng)用，鋰電池正在越來越多地參與到能源生態(tài)演變這一重要進(jìn)程中。過去幾十年鋰離子電池(LIBs)一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，然而它的高成本和越來越接近理論極限的現(xiàn)狀以及在我國的十三五規(guī)劃中，提到的在2020年時(shí)將電池的容量提升到500Wh/kg，這些市場(chǎng)形勢(shì)和政策走向，使得學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都在尋求超越鋰離子嵌入的新型化學(xué)儲(chǔ)能電池，以滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求。按照目前的進(jìn)度來看，基于全新能量轉(zhuǎn)化機(jī)制的鋰硫(Li-S)電池摘得頭籌的可能性比較大。
日前，中南大學(xué)賴延清教授團(tuán)隊(duì)的“高比能鋰硫電池技術(shù)”成果已經(jīng)以高達(dá)1.4億元總經(jīng)費(fèi)轉(zhuǎn)讓給中南新能源投資（深圳）有限公司，由該公司負(fù)責(zé)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。據(jù)悉，賴延清教授作為該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，還申報(bào)獲批了2018年度國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，預(yù)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施3年內(nèi)，將在國際上率先實(shí)現(xiàn)高比能（當(dāng)前電池的2倍以上）鋰硫電池的工程化制造與裝車應(yīng)用示范。
如此高昂的成果轉(zhuǎn)讓費(fèi)用在國內(nèi)高校中極為少見，但這也恰恰反映了當(dāng)前我國新能源汽車及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)界對(duì)破解新能源汽車?yán)m(xù)航里程“瓶頸”，盡快實(shí)現(xiàn)新材料和新技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的迫切需求。
