詳解快充動力電池技術發(fā)展
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-05 11:33
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近年來，關于電池快充的大新聞很多，但是其中噱頭占了大多數(shù)，真正靠譜的技術卻一直處于低調的狀態(tài)。尤其是近來隨著汽車、手機方面的安全相關的新聞增多，大家對于快充技術的安全也越來越重視。在此前，筆者已經(jīng)在上一篇文章中做了快充的科普，介紹了快充技術對于材料、電池結構方面的要求，更多偏向于材料技術分析；而在本文中，主要想向大家介紹靠譜與不靠譜的快充電池技術的區(qū)別，并在電動大巴這一領域，分析代表廠家(微宏、CATL、銀隆)動力電池的技術路線與適用性，讓那些平日中一直在背后努力的電池企業(yè)揭開自己的面紗，讓廣大消費者更好地了解他們。
那些不靠譜的快充技術？
電池快充給我們能帶來的便利其實不難想象，而近來各種各樣的“幾分鐘幾秒鐘充滿電”的新聞早已滿天飛，其中有真有假，有的真的是技術積累的結果，有的可能更多的是用來吸眼球騙錢而已。筆者認為，不靠譜的快充技術(的報道)主要有以下幾個特點：
1) 把實驗室中的成果無限放大，線性外推到kWh和MWh的實用領域，這方面很多新聞還真是與科研工作者沒有太大關系，很多都是新聞記者們不知道出于什么目的炮制出的大新聞。實際上稍有科研工程經(jīng)驗的人都知道，這之間有巨大的差異，想要實現(xiàn)工程化所要花費的精力非常多，筆者也懶得再與一些拿著技術前進情懷說事的人去多費口舌了：很多人鼓吹“新技術一開始都是看似不靠譜的”，孰不知有更多的不靠譜的技術早已經(jīng)死掉了，不少人對于幸存者偏差(Survivorship bias)完全沒有概念。
典型的被媒體炮制出的大新聞，科研人員表示很無辜
典型情懷黨：情懷萬歲板載，精神勝利法賽高，陰謀論邏輯想像力豐富，可是作為一名職業(yè)鍵盤俠連關鍵的“烯”字都沒打對……
2)混淆主要矛盾，在該說能量密度的場合說功率，實際上電量、成本、壽命很多情況下是更為主要的矛盾，把電容(Supercapacitor更多用于快充)和電池(Battery)混淆就是一種典型的體現(xiàn)。
3)用各種媒體宣傳的把戲，用感性的詞語來忽悠：比如“震驚了”，一堆嘆號，甚至用“恭喜motherland”這樣的莫名其妙的名頭綁架大家的認知，仿佛你不認同它就是不愛國，但是文章里面卻沒有任何實質性的內容。再比如筆者搜過graphenano的美國歐洲專利，發(fā)現(xiàn)是數(shù)目是0。而很多吹牛的電池新技術，根本沒有任何具體信息：沒有能量密度，沒有功率密度，沒有電化學反應機理，沒有充放電典線，沒有壽命，總之幾乎什么也沒有，只有一句自我鑒定的國際領先--就一句話評價吧：空口無憑。
而反觀靠譜的快充電池技術，其都是有實打實的產(chǎn)品出現(xiàn)，都經(jīng)歷了從實驗室到穩(wěn)定量產(chǎn)的漫長過程，而且大多是大型企業(yè)出品，擁有良好的產(chǎn)品質量控制，在具體應用中都經(jīng)歷了良好的檢驗，并且可以看到企業(yè)的專利布局，產(chǎn)品的具體介紹信息。只是可惜的是，電池企業(yè)本身大多數(shù)比較低調，遠沒有汽車和電子消費企業(yè)這些與消費者能直接對接的行業(yè)那么擅于影響消費者打交道，或者囿于產(chǎn)業(yè)鏈中與手機企業(yè)合作的需求而刻意減少對自己的產(chǎn)品的宣傳。
筆者認為在現(xiàn)在這個年代，酒香有時也怕巷子深，靠譜的電池技術理應更多的宣傳自己，這樣才能搶占宣傳的陣地，而不會總是讓一些噱頭新聞?chuàng)屃死響獙儆谧约旱娘L頭。
筆者通過網(wǎng)絡等途徑收集了一些動力電池方面相關的信息，列于以下表中。在此處，信息主要指向的是(快充型)電動大巴車這一應用領域，其與普通乘用車應用有相似之處，但是也有一些不同，主要在于：
1) 安全要求更高，畢竟電動大巴電池用量多，載客量也多，一旦出現(xiàn)事故潛在的損失可能大于電動轎車。
2)質量比能量密度要求有所下降，畢竟電池用量較大但可用空間更大，可以適當?shù)赜枚嘌b電池來解決續(xù)航問題，而且公交常常是固定線路。因此在普通乘用車上里程焦慮現(xiàn)象更明顯的磷酸鐵鋰在此處具有了一些新的優(yōu)勢。
3)成本方面作者認為與普通乘用車基本處于同一水平，依照技術路線不同有一定浮動空間。
因為條件所限，快充相關的動力電池各企業(yè)產(chǎn)品收集到的信息并不完全，但是可以進行初步的分析各企業(yè)的技術路線，幫助各位讀者更好地了解(大巴用)動力電池快充技術和相關廠家。幾家企業(yè)都是筆者非常尊敬的行業(yè)中的代表企業(yè)，都在自己的領域中扎實深耕多年，有著自己核心競爭力，在快充電池領域中是佼佼者。
微宏
微宏動力，位于浙江湖州，成立于2006年。微宏動力系統(tǒng)(湖州)有限公司是一家集新能源及儲電技術、組合化學與化工新流程的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的現(xiàn)代化高新技術企業(yè)，于2011年率先將快速充電技術投入到商業(yè)運營中。
微宏的幾代產(chǎn)品的基本情況如下：
1) 第一代快速充電電池產(chǎn)品：即LρTO電池用的鈦酸鋰技術，在市場推廣。但是鈦酸鋰本身1.5V左右的負極電位導致了其能量密度較低，限制了其更多的使用，因此本產(chǎn)品更適用于頻繁停車充電的短途、固定線路公交領域。另外一個問題在于鈦酸鋰材料成本明顯高于石墨，電池成本也水漲船高。雖然電池成本一定要綜合考慮壽命、成本、性能、安全等要素，鈦酸鋰電池本身偏高的成本對于電動汽車、儲能行業(yè)的一次投資時造成的顧慮也是不可小視的。
2) 第二代的多元復合鋰電池：正極是三元材料+錳酸鋰混合體系，但是把負極從鈦酸鋰改成了多孔復合碳作為負極材料。多孔復合碳是硬碳材料，最大的特點在于其比表面積增大到傳統(tǒng)石墨的20倍以上，增加的比表面積與孔隙也大幅增加了鋰離子的遷移和嵌入通道數(shù)量，使得鋰離子能夠快速、穩(wěn)定地嵌入與脫出，從而解決了長期阻礙高能量密度石墨負極鋰電池產(chǎn)品快速充電的技術瓶頸，同時大大改善快充的能力，成本相比一代也有所下降。但是該體系電池缺點是循環(huán)壽命不夠長，硬碳的壓實密度、克容量和首次充電效率都不太理想，此外硬碳材料的高電位也導致整個電池能量密度偏低(所以三元-硬碳體系電池能量密度肯定低于三元-石墨體系，那么低于磷酸鐵鋰-石墨體系也就并不是什么特別奇怪的結果了)，而且三元材料體系的電池用于乘用車安全性仍需要重點關注并不斷經(jīng)受實踐檢驗(筆者不敢說沒問題，乘用車上用三元材料是否足夠安全也是一個老話題了)。但有一點可以肯定：如果想要用在大巴上，安全風險目前還是不容忽視的底層問題。
為什么不太推薦用三元材料電池裝大巴？很簡單：乘用車4個門，出現(xiàn)事故逃生時間是幾秒；而大巴電池裝載量是普通乘用車的近10倍，按電池的故障概率疊乘來計算危險系數(shù)更高，并且其裝載人員數(shù)量更多，對逃生的需求更緊迫。因此在大巴上使用安全系數(shù)更高的電池技術是非?？孔V的理性選擇，國家之前限制三元材料電池補貼的政策其實很大程度上就是基于這樣的考慮。
