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鋰離子電池升級，有望增加電動汽車?yán)m(xù)航里程嗎？

來源：寶鄂實業(yè)    2019-04-30 19:28    點擊量：次
近年來，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車所造成的環(huán)境問題和石油資源緊缺使人們將視野投向了新能源汽車。純電動汽車以其能真正實現(xiàn)“零排放”而成為電動汽車的重要發(fā)展方向。鋰離子電池憑借其優(yōu)良的性能，成為了新一代電動汽車的理想動力源。
 
近年來，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車所造成的環(huán)境問題和石油資源緊缺使人們將視野投向了新能源汽車。純電動汽車以其能真正實現(xiàn)“零排放”而成為電動汽車的重要發(fā)展方向。鋰離子電池憑借其優(yōu)良的性能，成為了新一代電動汽車的理想動力源。
 
與一次性鋰電池相比，鋰離子電池屬于二次電池，可以反復(fù)充電使用。鋰離子電池還具有重量輕、儲能大、功率大、無污染等特點，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，比如我們平常用到的手機(jī)、平板、電動車?yán)锏碾姵鼐弯囯x子電池。
　    對于一輛電動汽車而言，蓄電池充電設(shè)備是其必不可少的裝備之一，也可以說是處于“眾星捧月”的位置，而由于鋰離子電池的優(yōu)勢，使得它在電動汽車和新能源領(lǐng)域又占據(jù)核心地位。
　   但是目前鋰離子電池電動車的廣泛應(yīng)用也存在著一些痛點難點，主要是由于鋰離子電池的性能限制，包括鋰離子電池的電池能量密度、安全性、循環(huán)壽命、成本、工作溫度和材料供應(yīng)等。
　   拿電池能量密度來說，市場上的電動汽車，大多數(shù)充一次電能開200多公里(官方叫做續(xù)航里程)，如果開空調(diào)，那么續(xù)航里程就會縮短很多。影響續(xù)航里程的主要原因就是電池電量和車身重量，如果在目前電池能量密度的基礎(chǔ)上，增加電池的電容量，也會增加車身重量，同時電池體積的增加對汽車空間也是一種挑戰(zhàn)。
　　總的來說，電動汽車發(fā)展目前遭遇瓶頸要歸結(jié)于續(xù)航里程不足，但這個鍋不能都讓鋰離子電池來背，電動汽車的充電方式也有不可推卸的責(zé)任。試問如果有“助攻”，誰還不能打個盹、喘口氣。
　　電動汽車的充電方式主要分為以下五種：
　　1. 常規(guī)的充電方式。這種充電方式與傳統(tǒng)的電動摩托車充電方式一樣。不過這種方式的充電電流十分有限，只有大約15A左右。通常情況下充電時間比較久。相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本比較低，簡單易操作。由于在充電時只需要將車載充電頭插到停車場或者家用的電源插座上，因此，充電過程一般由客戶自己獨立完成。
　　2. 快速充電。這種充電方式是以150到400A的高充電電流在短時間內(nèi)為蓄電池完成充電。相對于常規(guī)的充電而言，成本要高。所以快速充電又被稱之為迅速充電或者是應(yīng)急充電。其目的就是保證電動汽車在短時間快速充滿電。這個時間通常與燃油車加油的時間是近似的。一般多用在大型充電站。
　　目前特斯拉、保時捷、北汽新能源等一眾國內(nèi)外車企和供應(yīng)商都在積極研發(fā)超級快充技術(shù)，像是保時捷首款純電跑車Taycan的800V超級快充，4分鐘即可充入100公里的行使里程。
　　3. 無線充電。這種方式允許電動汽車在不使用電線或電纜的情況下、通過嵌入在道路和停車位的無線充電源板自動連入電網(wǎng)進(jìn)行充放電。但是目前該技術(shù)還不成熟：設(shè)備成本高，需要大量的公共和私人投資，對充電環(huán)境要求嚴(yán)苛，維修費用大且遠(yuǎn)距離傳輸能耗較高。
　　4. 更換電池充電技術(shù)。這種技術(shù)主要是在蓄電池電量耗盡時，用充滿電的電池替換下已經(jīng)耗盡點亮的電池，蓄電池回歸服務(wù)站。電動汽車只需要跑租借電池即可。不過這種方式需要電動汽車統(tǒng)一電池規(guī)格，并且在沒有發(fā)展成熟之前，消費者也不會輕易冒險去隨便使用其他電池。　　
　　5. 移動式充電方式。這是最理想的充電方式。主要的方式是在汽車巡航的時候就能給汽車充電?？蛻艟蜎]必要去尋找充電樁，并花費時間去充電。這種充電方式需要MAC系統(tǒng)。并預(yù)先將其埋在一段路下面，即充電區(qū)。這種充電方式成本巨大，目前仍處在理論研究階段?！　?/div>
　　除了上面的幾種方法，還有人曾腦洞大開提出過修建充電公路的想法，將充電線圈植入公路，形成電磁場，電磁場通過與一個線圈發(fā)生反應(yīng)，為汽車充電。但對現(xiàn)有公路進(jìn)行改造和安裝必要的基礎(chǔ)設(shè)施費用極高，在相當(dāng)長的一段時間里面，應(yīng)該不會實現(xiàn)。　　
　　無論是傳統(tǒng)的充電方式也好還是新型的充電方式也罷，在現(xiàn)實生活場景中它們要么存在著較大的局限性，要么就還在攻堅克難階段。退一萬步講，就算上述有前景的技術(shù)成功落地，也還是離不開鋰離子電池的支持?！　?/div>
　　舉個例子，目前車用動力電池的充放電倍率多在1-1.2C之間，而如果要達(dá)到350kW的快充功率，100kWh的電池就需要達(dá)到3.5C的充電倍率，遠(yuǎn)高于目前的技術(shù)水平?！　?/div>
　　所以說，目前的充電方式存在的局限加劇了研發(fā)容量更大、性能更佳鋰離子電池的緊迫性?！　?/div>
　　并且綜合各種因素來看，研發(fā)出更優(yōu)秀的電池，提高電池能量密度也是現(xiàn)在最根本有效的解決方案。而且從現(xiàn)實情況來看，這種方法也是完全可行的?！　?/div>
　　首先從價格來看：據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)顯示，2010年鋰離子電池組的平均價格為每千瓦時1160美元，去年達(dá)到每千瓦時176美元，到2024年可能會跌破100美元?！　氖袌鲂枨髞砜?以中國為例)：據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國動力鋰電池行業(yè)市場需求預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013年我國動力鋰電池總裝機(jī)量僅僅為1.5GWh，之后呈現(xiàn)高速增長至態(tài)勢。2015年我國動力鋰電池總裝機(jī)量增長至17GWh。到了2017年我國動力鋰電池總裝機(jī)量達(dá)到了36.24GWh。截止至2018年底我國動力鋰電池總裝機(jī)量達(dá)到56.37GWh。
　　從鋰離子電池的制造能力來看：據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)顯示，在電動汽車產(chǎn)量不斷增長的推動下，僅在過去5年里，全球鋰離子電池的制造能力就增長了近兩倍。目前裝機(jī)容量為3022千兆瓦時，計劃在未來五年內(nèi)再新建603.8千兆瓦時的電廠。
　　此外，最近還頻頻傳來鋰離子電池容量進(jìn)一步提升的“捷報”?！　?/div>
　　納米多孔硅替代電池碳材料，鋰離子電池容量增加50%　　
　　據(jù)外媒報道，一家荷蘭科技公司推出了E-magy納米多孔硅，據(jù)說該材料可以顯著提高鋰離子的吸收率，并能夠解決電池充電循環(huán)中發(fā)生的膨脹情況。　　
　　此類特殊硅材料可用于鋰離子電池的陽極，用于提升電池容量。據(jù)該公司所說，E-magy可以增加鋰離子電池陽極容量，甚至可增加行業(yè)目標(biāo)額外50%的容量。增加的容量可以讓電動汽車無需其他電池，就可達(dá)到500公里以上的續(xù)航里程?！　?/div>
　　人們都認(rèn)為使用硅材料取代現(xiàn)今鋰離子電池中的碳材料是實現(xiàn)更大電池容量的解決方案。理論上來說，使用硅材料可將電池陽極容量增加10倍。實際上，由于電池充電期間會產(chǎn)生有害的膨脹效應(yīng)，電池壽命得到限制，從而使得硅的使用也受到了顯著限制?！　?/div>
　　該E-magy納米硅材料設(shè)計旨在實現(xiàn)在電池充電循環(huán)期間吸收鋰離子，得益于其內(nèi)部的孔隙度，該材料功能類似于海綿吸水，從而可以防止電池陽極外部膨脹，同時使電池容量增加三倍或以上?！　?/div>
　　中俄科學(xué)家成功將鋰離子電池容量提升15%　　
　　去年年底，俄羅斯和中國的科學(xué)家們與一個工業(yè)合作伙伴就一起組成了一支團(tuán)隊，成功將電池的能量容量提升了15%?！　?/div>
　　此次科學(xué)家們通過向電池陰極添加固體電解質(zhì)成功將電池效率提高。與液體電解質(zhì)相比，研究人員成功利用固體電解質(zhì)將電池容量提高了15%，此外也有助于減輕整個產(chǎn)品的重量。　
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