聚焦鋰電池最新科研成果，新能源續(xù)航里程迎來新突破
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-27 10:46
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在新能源行業(yè)，技術(shù)發(fā)展日新月異，在科研創(chuàng)新中相繼涌現(xiàn)，給行業(yè)發(fā)展指明了新的方向。日前，一項新的電池制備技能通過了我國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會和我國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果評價和產(chǎn)品鑒定，受到了業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。
據(jù)悉，這項名為方形軟包裝5Ah磷酸釩鋰/石墨鋰離子電池的新技能是由天津大學(xué)、哈爾濱遠方新能源轎車動力電池有限公司和黑龍江遠方新能源科技開發(fā)有限公司一起完成的，專家以為，這項技能在電池低溫功能等方面達到了國內(nèi)搶先和國際先進水平，將大大提高新能源純電動轎車的續(xù)航路程、低溫行駛、安全性等方面的技能水平。
天津大學(xué)教授唐致遠表示，與常規(guī)運用電池比較，采用致遠正極，固態(tài)電解質(zhì)膜和石墨負荷作負極，以磷酸釩鋰為正極資料的鋰離子電池有著容量高、安全性好、運用壽數(shù)長以及低溫功能優(yōu)異等特色，容量僅僅下降不到10%，上千次循環(huán)后容量保持81%。目前，常用的鋰離子電池體系正極包括鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元和nca。但缺陷是，鋰離子電池的安全性隱患是其電化學(xué)體系所決定的，即便再出色的電池管理系統(tǒng)（bms）也無法從根本上解決鋰離子動力電池的安全性問題。 電池產(chǎn)業(yè)鏈包括正極、負極、隔膜、電解質(zhì)、電芯制造與電池封裝5個環(huán)節(jié)，其中正極材料約占成本的40%左右，并且正極材料的性能是制約鋰離子電池容量進一步提高的關(guān)鍵因素。 從技術(shù)參數(shù)上來看，磷酸鋰鐵電池和多元鋰電池逐漸成為純電動乘用車的主流動力電池。 對于純電動汽車來說，動力電池是影響車輛續(xù)航的關(guān)鍵，電池安全自然也是消費者較為關(guān)心的問題。六氟磷酸鋰是目前炙手可熱的鋰電池材料，主要用于鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池及其他日用電池，同時是近中期不可替代的鋰離子電池電解質(zhì)。 一直在尋求新能源乘用車市場突破的北汽新能源，近期推出了EX5，EX5是北汽新能源的最新款純電動SUV車型，它的上市將補齊北汽新能源在主流緊湊型純電動SUV市場上的短板。這款車綜合工況續(xù)航415km、60公里等速續(xù)航520公里。電機最大功率160kW，最大扭矩300N·m。最高車速160km/h，0-100km/h加速時間為9.08秒?？斐錀l件下，將電池電量從30%充至80%需要30分鐘，慢充需要10.5小時。 EX5比較扎實的續(xù)航里程源自以下幾個方面： 首先其動力電池容量不低，達到了61.8kWh，電池系統(tǒng)能量密度也達到146.5Wh/kg，屬于目前行業(yè)主流水平。其次，EX5搭載的北汽新能源第三代智能電控系統(tǒng)e-Motion Drive 3.0對于整車的能量管理比較出色。相比前兩代技術(shù)，它的體積更小、重量更輕，更方便在前機艙內(nèi)布置。在減輕自身重量的同時，也優(yōu)化了“三電”系統(tǒng)的效率，降低能耗、增加續(xù)航。
EX5搭載的One Pedal單踏板能量回收系統(tǒng)也增加了它的續(xù)航里程。該系統(tǒng)不僅能回收制動能量用于增加續(xù)航，同時，還能提升車輛制動性能，避免因回收強度過高引發(fā)車輛打滑，確保在濕滑路面上制動的穩(wěn)定性。動力電池的能量密度目前是影響電動車續(xù)航的主要原因之一，北汽新能源積極布局新能源產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)，旗下新車搭載更多自主技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新進入向上周期，必將推進行業(yè)新的發(fā)展。
誰掌握了動力電池，誰就掌握了新能源汽車的未來。而在眾多動力電池技術(shù)的研發(fā)中，固態(tài)電池有望成為下一個風口。更安全、充電速度更快、相同密度下續(xù)航能力是鋰電池的兩倍、價格便宜20%！這些特點據(jù)說是固態(tài)電池可以取代鋰電池的優(yōu)勢，遺憾的是，距離這項技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化還需要5年之后。
鋰電池遭遇滑鐵盧，固態(tài)電池蓄謀"篡位"？
新能源汽車對傳統(tǒng)汽車的替代成為大勢所趨。在中國這個全球最大的汽車市場，這無疑為動力電池企業(yè)帶來巨大的市場空間。然而，前景一片光明的動力電池市場在2017年卻遭遇了"滑鐵盧"。統(tǒng)計顯示，2017年前三季度，比亞迪凈利潤下滑23.82%，國軒高科凈利潤下滑13.27%，多氟多凈利潤下滑45.06%，成飛集成凈利潤下滑99.32%。而天津力神在2017年前7個月的凈利潤則虧損1.65億元。
與鋰電池的受挫形成對比的是固態(tài)電池技術(shù)的熱度不斷升溫，科羅拉多州固態(tài)動力（Solid Power）公司的CEO約什-加內(nèi)特（Josh Duettner Garrett）稱："固態(tài)電池技術(shù)終于將要迎來騰飛。"
固態(tài)電池就是使用陶瓷材料取代了一般電池中的液體電解質(zhì)，這一變化帶來的另外一大優(yōu)勢是，徹底解決了鋰離子電池中液體和汽油易燃導(dǎo)致安全事故的隱憂。相比鋰電池來說，固態(tài)電池的充電速度更快，隨著技術(shù)進一步推進，用戶只需要5-10分鐘就能為電動車充滿電。兩個電池相同密度下，固態(tài)電池續(xù)航里程至少是前者的兩倍，能夠讓電動汽車用戶的續(xù)航里程增加到800公里以上。同時，在相同里程范圍需求下可以將電池尺寸減半，或者在不改變電池組大小的情況下讓汽車續(xù)航里程加倍，同時提升性能。
數(shù)據(jù)顯示，電動汽車電池的單位價格已經(jīng)從2010年的每千瓦時4500元左右降低到不到1300元。但如果想要滿足一輛行駛里程為321公里電動汽車的需求，單是60千瓦時的電池組就需要花費車主6.5萬多元人民幣。據(jù)說鋰離子電池價格將在7年內(nèi)降低到每千瓦時450元人民幣，而固態(tài)電池則將比鋰離子電池還便宜20%。
寶馬、豐田率先引入，廣泛使用還要等5年！
固態(tài)電池發(fā)展方向分為固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)鋰金屬電池，全固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)上存在不確定性，具有產(chǎn)業(yè)化前景的為固態(tài)鋰離子電池。目前國內(nèi)主要領(lǐng)先的研究機構(gòu)有：中科院青島能源所，寧波材料所，物理所，寧德時代，中航鋰電。
固態(tài)電池技術(shù)一直是電池行業(yè)研究人員的研究重點，但即使是約什-加內(nèi)特等行業(yè)領(lǐng)先者也承認這一技術(shù)現(xiàn)在還并未成熟。雖然電池制造商已經(jīng)在實驗室中展示了這項技術(shù)，但要確保能夠大批量生產(chǎn)固態(tài)電池，且能夠在電動汽車每天運行的特定充電環(huán)境下穩(wěn)定使用，恐怕需要大約5年后才可能得到廣泛使用。
有外媒報道，固態(tài)電池商用的首個合作伙伴是寶馬，后者承諾計劃在未來十年為自己旗下每款產(chǎn)品提供某種形式的電池組件，包括純電動汽車、混動車型以及輕混動車型。
日本汽車制造商豐田也暗示，將在2021年美國新工廠的電動汽車產(chǎn)線引進這項技術(shù)。豐田與日本松下達成合作關(guān)系，而松下是目前全球最大的鋰離子電池供應(yīng)商之一，預(yù)計也將致力于研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。
除此之外，另外一個活躍其中的公司是英國知名家電制造商戴森。2015年10月，戴森向固態(tài)電池公司Sakti3投資了1500萬美元，旨在幫助該公司將其固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化，并最終應(yīng)用于戴森公司的產(chǎn)品中。
隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，動力電池技術(shù)也將加速迎來爆發(fā)期，市場迫切需要更穩(wěn)定、更安全、性能更高的動力電池。因此，可以肯定是，如果電池制造商們能夠克服固態(tài)電池技術(shù)的障礙，且這項技術(shù)能夠達此前預(yù)期，那么這一電池將足以取代鋰電池在電動汽車中被廣泛應(yīng)用。
