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      未來電池技術將會如何發展

      作者:????來源:????發布時間:2019-08-22 09:51????瀏覽量:

      屬于鋰電池的一種,目前如比亞迪e6、北汽ev160、騰勢等一些電動汽車生產廠商均將其作為車輛的動力源。磷酸鐵鋰電池熱穩定性是目前車用鋰電池中最好的,當電池溫度處于500-600℃高溫時,其內部化學成分才開始分解,而同屬鋰電池的在180-250℃時內部化學成分就已處于不穩定狀態。換言之,磷酸鐵鋰電池的安全性在鋰電池中首屈一指,也正因如此,其也成為目前電動車電池的主要門類之一。

       

      為何受到特斯拉青睞?

       

      【干貨】新能源汽車電池簡析及未來技術一覽

       

      特斯拉MODELS使用的三元鋰電池的重量能量密度約為200Wh/kg,而磷酸鐵鋰電池的能量密度約為150Wh/kg,這意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續航里程更長。但是,當三元鋰電池自身溫度為250-350℃時,其內部化學成分就開始分解,因此對電池管理系統提出了更高的要求。以特斯拉MODELS車型為例,整車裝有7000余節,電池管理系統要監測其中每節電池的使用狀態,無疑加大了電池管理系統的控制難度。

       

      燃料電池是未來汽車最理想能源

       

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      燃料電池是將化學能轉化為電能的發電裝置,不是通常所說的“電池”。其能量的來源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產生,而且能量轉換效率高、無污染、壽命長、運行平穩,被業界公認為未來汽車的最佳能源。

       

      就當今市場而言,燃料電池汽車離我們并不遙遠。去年年底,豐田汽車公司正式在日本國內發售氫燃料電池車“MIRAI”(未來),其續航里程能達到約700km,在行駛過程中只排放水。MIRAI的工作原理為:儲氫罐中的氫氣與車頭吸入的氧氣在燃料電池內發生反應,產生的電能驅動電機從而帶動車輛,而反應產生的剩余電能會存入到儲能電池中。位于車身后部的兩個儲氣罐最大可存儲5公斤氫燃料,通常情況下,3分鐘就可以完成氫燃料補給。

       

      新型電池技術前瞻:物理電池

       

      物理電池是依靠物理變化來提供、儲存電能的電池統稱,如“瞬間充滿電的超級電容”、“比功率達5000-10000W/kg的飛輪電池”等都屬于物理電池家族的成員。

       

      1、超級電容

       

      超級電容是一種介于傳統電容與電池之間的電源元件,功率密度高達300-500W/kg,是普通電池的5-10倍。它主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能,其間不發生化學反應,因此被歸為物理電池的范疇。相比化學電池,超級電容有三大明顯優勢:

       

      ①反復充、放電次數達十萬次(傳統化學電池只有幾百至幾千次),壽命上要比化學電池高出很多;

       

      ②超級電容在充、放電時的功率密度極高,瞬間可放出大量電能,可滿足車輛更加寬泛的電力需求;

       

      ③工作環境適應能力更佳,通常室外溫度在-40℃~65℃時,其都能穩定正常工作(傳統電池一般為-20℃~60℃)。

       

      2、飛輪電池

       

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      飛輪電池是上世紀90年代提出的一種新概念電池,它是利用類似飛輪轉動時產生能量的原理實現充、放電。大名鼎鼎的“保時捷911GT3混合動力賽車”以及被評為當今四大神車之一的“保時捷918Spyder”均在兩前輪處安裝有飛輪電池,飛輪技術將制動所收集的動能轉化為電能,并將能量貯存于一個飛輪之中。在加速過程中,該能量將轉移至前輪,在提高加速的同時減少內燃機的燃油消耗。

       

      由于技術和材料價格的限制,飛輪電池的價格相對較高,在小型場合還無法體現其優勢。但在太空、大規模交通運輸以及軍事方面需要大型儲能裝置的場合,飛輪電池已得到逐步應用。

       

      動力電池發展趨勢

       

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      隨著新能源汽車的發展,電池作為重要部件之一,能量密度在不斷提高。中信國安盟固利新能源科技有限公司研究院副院長劉正耀表示:“電池革命的關鍵在于材料,三元材料將成為主流的正極材料體系,石墨與軟碳、硬碳等具備不同特性的負極材料混合應用也將成為負極材料的主流體系。另外,石墨烯在我國已經開始進入中期試驗階段,量產后會大幅度提高電池的能量密度水平及壽命。”

       

      同樣,電池專家肖成偉也表示:“動力電池向著高能量密度的趨勢發展。從安全性角度考慮,磷酸鐵鋰電池要優于其他種類電池,而且它在中國應用的數量也是最大的;從正極材料來講,磷酸鐵鋰材料不僅是研究關注的重點,也是產業化的重點。另外,大家都希望把能量密度達到300Wh/kg電池實現批量化應用,那么就可以將高鎳材料與石墨類材料匹配,同時與薄型改性的隔膜涂層結合,逐步做到300Wh/kg;從負極材料來講,石墨類的材料現在已經是很成熟的產品,未來則以硅碳作為研發重點。

       

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