動(dòng)力電池的安全性制約了哪些應(yīng)用的發(fā)展?
“在現(xiàn)有的成熟的電池技水平上,而不是一味追求高比能量,同樣能制作出理想的電動(dòng)汽車產(chǎn)品。例如,日本豐田以鎳氫電池制作的PRIUS混動(dòng)汽車,截至去年8月已經(jīng)銷售1千萬(wàn)輛,今年銷售量又有大增長(zhǎng)。該產(chǎn)品的電池用比能量只有50多瓦時(shí)/千克。”中國(guó)工程院院士楊裕生在11月8日舉辦的“2018第三屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2018)”上表示,發(fā)展電動(dòng)汽車安全性是第一位的。電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池相互依存、促進(jìn),但又相互制約,動(dòng)力電池的發(fā)展方向和電動(dòng)汽車的發(fā)展方向要同步,為此,電容型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池將是下一代動(dòng)力電池。
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中國(guó)電力報(bào):請(qǐng)您簡(jiǎn)要介紹一下,我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)路線大致經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程。
楊裕生:我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展的“三縱”路線,最初是純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池汽車,后來(lái)混合動(dòng)力汽車改為插電式汽車,再后來(lái),插電式汽車又改為增程式汽車。這一變化前后經(jīng)歷了大約10年的時(shí)間。
10年來(lái),我一直主張要以安全成熟的電池技術(shù)發(fā)展節(jié)能減排汽車。在技術(shù)路線方面,一是以微小型純電動(dòng)汽車為突破口,二是大眾型產(chǎn)品發(fā)展以純電驅(qū)動(dòng)的增程式產(chǎn)品。微小型電動(dòng)汽車可以用鉛酸電池做低速車,或用鋰離子電池做高速車,由市場(chǎng)決定。增程式汽車可以解決純電動(dòng)汽車的“5大焦慮”,是市場(chǎng)化最可行的車種之一。
今年1月,增程式汽車被列入新“三縱”,代替了舊“三縱”中的插電式。今年7月,在《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定(征求意見(jiàn)稿)》中,增程式被列入純電動(dòng)汽車行列。
未來(lái)的增程式汽車可以不燒油、不增加二氧化碳排放,可以全部靠太陽(yáng)能供能。增程式不是向純電動(dòng)汽車過(guò)渡,而是未來(lái)汽車的主力。
特別重要的一點(diǎn)是,不同的電動(dòng)汽車發(fā)展路線需要不同的動(dòng)力電池,對(duì)下一代動(dòng)力電池技術(shù)的要求也不同。
中國(guó)電力報(bào):在您看來(lái),純電動(dòng)汽車路線下的下一代動(dòng)力電池是怎樣的?
楊裕生:電動(dòng)汽車發(fā)展的主要矛盾反映在電池上——安全性與比能量的矛盾。動(dòng)力電池的安全性制約著電動(dòng)汽車?yán)锍屉S心地“所欲提高”,我國(guó)的動(dòng)力電池續(xù)航流程每年都在提高要求,或是“冒進(jìn)”。
目前,長(zhǎng)里程純電動(dòng)汽車存在里程、安全、充電、價(jià)格、電池焦慮5大焦慮。動(dòng)力電池的壽命短于整車,第一套電池有國(guó)家補(bǔ)貼,第二、第三套電池要企業(yè)自己花錢,補(bǔ)貼停了之后,里程越長(zhǎng),原來(lái)補(bǔ)貼越高的電動(dòng)汽車就越難賣出去。
尖晶石錳酸鋰電池首次發(fā)表于1983年的材料研究報(bào)告中。1996年,Moli能源公司將錳酸鋰為陰極材料的鋰離子電池商業(yè)化。該架構(gòu)形成三維尖晶石結(jié)構(gòu),可改善電極上的離子流動(dòng),從而降低內(nèi)部電阻并改善電流承載能力。尖晶石的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是熱穩(wěn)定性高,安全性提高,但循環(huán)和日歷壽命有限。
低電池內(nèi)阻可實(shí)現(xiàn)快速充電和大電流放電。18650型電芯,錳酸鋰電池可以在20-30A的電流下放電,并具有適度的熱量積累。也可以施加高達(dá)50A1秒負(fù)載脈沖。在此電流下持續(xù)的高負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致熱量積聚,電池溫度不能超過(guò)80°C(176°F)。錳酸鋰用于電動(dòng)工具,醫(yī)療器械,以及混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車。
圖4說(shuō)明在錳酸鋰電池的陰極上形成三維晶體骨架。該尖晶石結(jié)構(gòu)通常由連接成晶格的菱形形狀組成,一般在電池化成后出現(xiàn)。
















