解析鋰電池快速充電技術(shù)
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-19 19:52
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鋰電池分為正極材料和負(fù)極材料。我們常說磷酸鐵鋰和三元材料實際上是指鋰電池的正極?，F(xiàn)在全世界有成千上萬的實驗室試圖開發(fā)性能更好的鋰電池。其實，你只是想找到一種性能更好、容量更大、使用壽命更長、充放電功率更好的正極材料，或者在負(fù)極上工作。我們通常使用石墨作為鋰電池的負(fù)極材料，但近年來出現(xiàn)了一種新的負(fù)極材料鈦酸鋰。
說明鋰電池快速充電技術(shù)的重要性
當(dāng)鋰離子電池放電時，鋰離子從負(fù)極材料中耗盡，然后流向正極。其實這個過程比較容易實現(xiàn)，也就是說鋰離子電池的放電功率可以非常大。
但傳統(tǒng)上，收費并不那么容易。充電時，鋰離子需要從正極材料中耗盡，然后進入負(fù)極材料。這一過程相對來說是對負(fù)極材料的測試。由于鋰離子需要快速進入負(fù)極材料，會破壞負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)等問題。因此，一般來說，鋰離子電池充電速度很快。電的性能不好。
但快速充電是許多人夢寐以求的功能。過去，只有超級電容器才能實現(xiàn)快速充電，所以要克服鋰電池不能快速充電的特點，就要從材料的角度出發(fā)，盡量提高材料的性能，尤其是充電時的負(fù)極材料，這是基于材料或化學(xué)的工作。
那我們?yōu)槭裁匆貏e注意快速充電的特性呢？我想從電動車的應(yīng)用端開始。我國首次推廣這種新能源汽車，政府最有可能推廣的市場是電動客車。從奧運會開始到世博會，許多城市都使用了大約六七年的純公交車。本PPT通過一組簡單的數(shù)據(jù)，講述了電動公交車在商業(yè)應(yīng)用中遇到的困難。
以12米純電動公交車為例。這輛公共汽車通常一天行駛250公里。當(dāng)然，它在A點和B點之間來回運行。典型的耗電量是每公里0.8度。如果這輛車白天一整天都開著，耗電量約為200千瓦時。這種電似乎不多，但在配置電池時，應(yīng)考慮兩個因素。一是電池充放電。這樣，就要配置312千瓦時的電力，再加上夏季空調(diào)的能耗。這樣，電池必須安裝到500千瓦時的電量才能滿足12米公交車的全天運行。
事實上，按照目前鋰電池的能量密度水平，如果組裝磷酸鐵鋰，500千瓦時左右的電池可能重達(dá)6噸，目前的成本至少在100萬元以上。這樣的電池不能安裝在12米的體積和重量，所以每個人都不能使用這個方案。
但是，這一結(jié)果降低了公交公司的運營效果，因為它在白天不能運營兩個小時。
所以下一個問題是，我們有沒有可能用能量密度更高的電池來做這個？目前，商用電池的最高能量密度是特斯拉使用的松下18650電池。電池的能量密度達(dá)到每公斤230瓦時。如果真的需要裝500千瓦時的電，重量約為3.5噸。它可以滿足一天的運行，基本上可以安裝在公交車上，但是這個電池是在公交車上用的。問題是它的壽命。其重組后，其周期壽命可能只有500倍，因此我們預(yù)計，如果像這樣用于公共交通，每天只能用2-3年的時間充電一次。
因此，我們看到公共汽車上使用的能源電池正試圖解決全天運行的需求。事實上，有很多工程和成本問題，要么太重，要么太貴，要么壽命不夠好。
