新能源車的電池技術(shù)(國外新能源電池新技術(shù)突破)

Q1：新能源汽車的“高能動(dòng)力電池技術(shù)”可以在哪些方面提高?

從探索改進(jìn)電極及電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、建立電池極化模型和仿真技術(shù)等方面入手，汽車動(dòng)力電池的“瘦身健體”之旅仍在不斷推進(jìn)：汽車動(dòng)力電池的儲(chǔ)能將有可能提高至400瓦時(shí)/公斤。要讓電池變成“肌肉型男”，在獲得合理的正負(fù)極材料之余，還需要設(shè)計(jì)出可行的加工工藝。著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究，它們的能量密度有望達(dá)到500瓦時(shí)/公斤。被歐陽明高點(diǎn)名的科研項(xiàng)目獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持，全名為“高比能動(dòng)力電池的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”，該研究基于研究團(tuán)隊(duì)研制出的高容量富鋰錳基的正極材料，汽車動(dòng)力電池的儲(chǔ)能將有可能提高至400瓦時(shí)/公斤。近年來，在國家政策的大力扶持下，我國新能源汽車得到迅速普及，但“不敢去遠(yuǎn)郊區(qū)縣”的“梗”至今難以理順。打破500公里的單次行程極限將大大推動(dòng)電動(dòng)汽車的推廣，然而汽車承載有限，如何在受限的體積內(nèi)盡量多地儲(chǔ)備電能成為科研攻關(guān)的關(guān)鍵目標(biāo)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)教授夏定國表示：“要進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度, 正極材料的比容量是關(guān)鍵。”據(jù)夏定國介紹，針對正極材料的比容量，研究團(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上，深刻理解富鋰材料穩(wěn)定性機(jī)制以及陰離子氧化還原的產(chǎn)生機(jī)理，通過調(diào)控陰離子氧化還原機(jī)制來實(shí)現(xiàn)富鋰材料性能的優(yōu)化。也就是說，團(tuán)隊(duì)首先遇到的問題是：陰離子氧化還原能力受什么“左右”？揭示這一規(guī)律將引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)接近并找到性能優(yōu)良的電極。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在物質(zhì)內(nèi)部原子之間的幾何結(jié)構(gòu)會(huì)影響電子的結(jié)構(gòu)，從而影響陰離子氧化還原的能力，研究明確了結(jié)構(gòu)和效能的關(guān)系，并希望通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改善電極材料的電化學(xué)性能?！疤岣哒龢O材料中的含鋰量，讓更多的陰離子穩(wěn)定參與氧化還原反應(yīng)是一個(gè)重要途徑?！毕亩▏f，研制出高容量富鋰正極材料，為進(jìn)一步提高動(dòng)力電池的能量密度提供了可能。項(xiàng)目組除制備出了一種高容量的富鋰正極材料和兩種高容量、高穩(wěn)定富鋰材料—碳復(fù)合材料外，還制備出了高容量的鋰電池負(fù)極材料。要讓電池變成“肌肉型男”，在獲得合理的正負(fù)極材料之余，還需要設(shè)計(jì)出可行的加工工藝。例如，富鋰化合物在電極中需要很好地分散開來，既保持在體系中60%以上的含量，又不凝結(jié)為塊狀。分散越均勻，可逆性越好，充放電效率越好。目前該電池還需進(jìn)一步完善，夏定國介紹，仍存在“枝晶鋰”制約新體系電池的進(jìn)步及電池安全性這兩個(gè)關(guān)鍵問題。相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，10—50次循環(huán)使用之后，電壓衰減明顯，電極也不起作用了?！爸т嚒笔卿囯x子電池采用液態(tài)電解質(zhì)所特有的，鋰離子還原結(jié)晶成樹枝樣，并不斷生長，到一定程度可能會(huì)刺破隔膜，科學(xué)家目前正在從兩個(gè)角度尋求突破。一是包被涂層，二是研究固體電解質(zhì)。夏定國強(qiáng)調(diào)，“高能量密度鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展有待于電極材料、電解液及高安全性途徑的發(fā)展，更有待于新的分析方法及電池制備技術(shù)進(jìn)步”。除了提高鋰離子電池的能量密度使其達(dá)到400瓦時(shí)/公斤外，項(xiàng)目組還將著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究，它們的能量密度有望達(dá)到500瓦時(shí)/公斤。中國工程院院士陳立泉表示，鋰空氣電池是動(dòng)力電池的發(fā)展方向之一，“現(xiàn)在大力發(fā)展的氫氧燃料電池，必須用金屬罐子保障氫氣使用時(shí)的安全，而鋰空氣電池（負(fù)極為空氣中的氧氣）只要一個(gè)榨菜袋子就可以了。從實(shí)用性、成本上來講鋰空氣電池也應(yīng)該發(fā)展”。

Q2：新能源汽車絕不認(rèn)輸，鋰電池燃料電池甲醇制氫，產(chǎn)

冬天是一個(gè)比較冷的季節(jié)，很多人都穿的非常厚，為的就是能夠保暖。而在汽車市場上，其實(shí)也有同樣的憂愁，汽車也是非常怕冷的，。冬天，很多車有著續(xù)航，低溫，充電時(shí)間方面的劣勢，尤其是一些出租車司機(jī)還有新能源汽車司機(jī)，對于這方面的吐槽是非常多的。其實(shí)每一年都會(huì)有類似的吐槽抱怨，無非就是對于這三方面的不滿意?？梢钥吹?，雖然技術(shù)在不斷進(jìn)步，但是這些問題還是沒有從根本上解決，很多人對此比較擔(dān)憂。而對于這些問題，很多國內(nèi)外車企是沒有放棄的，尤其是在鋰電池基礎(chǔ)上方案頻繁提出，讓我們看到了用心。比如說加大電池包，優(yōu)化熱管理，熱泵空調(diào)，提高能量的密度，還有增強(qiáng)器及汽油柴油的供暖系統(tǒng)，這些技術(shù)一直在不斷改進(jìn)和發(fā)掘。除了氫燃料汽車熱度很高之外，甲醇重整制氫技術(shù)，以及以愛馳和吉利為代表的甲醛燃料也是非常有熱度的，逐漸走進(jìn)了大家的視線里。隨著一些技術(shù)路線的綜合運(yùn)用，新能源汽車也是不斷在調(diào)整自我突破自我。大家應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了，在過去的時(shí)間里，新疆的主力軍就是鋰電池的充電汽車，因?yàn)樗浅５沫h(huán)保，并且在政策方面也是比較給力的，所以說銷量一直是上升的。但是在國內(nèi)制造車還有特斯拉的影響之下，傳統(tǒng)汽車廠商也開始改變自己，紛紛加入這個(gè)戰(zhàn)隊(duì)。其實(shí)鋰電池不僅是有優(yōu)勢，也是有明顯劣勢的。它的劣勢就是充電時(shí)間長，不耐低溫并且續(xù)航很短，這一點(diǎn)讓很多人非常擔(dān)憂。所以說為了彌補(bǔ)這些劣勢，采取的手段也是非常多的，不僅是增大了電池包，還努力提高電池能量密度，因而很多續(xù)航的產(chǎn)品也是不斷產(chǎn)生。由此氫燃料電池也是出現(xiàn)在了大家面前，這樣完全能夠彌補(bǔ)鋰電池的缺點(diǎn)。其實(shí)氫燃料電池就和小型的發(fā)動(dòng)機(jī)差不多，能夠產(chǎn)生電促進(jìn)電機(jī)。而且我們發(fā)現(xiàn)加滿氫氣的時(shí)間是非常短的，可能只有三五分鐘，這樣既不耽誤時(shí)間又很方便，續(xù)航的水平也是比較高的，完全可以跟燃油車水平相比，另外它非常的環(huán)保節(jié)能，符合現(xiàn)在很多人的理念。如今，在市場上也是產(chǎn)生了更多產(chǎn)品，比如說這是NEXO，是韓國現(xiàn)代的氫燃料電池汽車。加一次氫氣就能夠達(dá)到700~800千米。比較值得一提的是，在11月的時(shí)候，江蘇無錫也是設(shè)立了一個(gè)氫燃料的電池中心，表面上看這個(gè)工程是比較巨大的，可以彌補(bǔ)一些缺點(diǎn)，但是其實(shí)也是有很多劣勢的。因?yàn)樗杀痉浅５母?，并且?chǔ)存和運(yùn)輸?shù)碾y度也是比較大的，所以不適用于家用短途出行，如果是一些長途運(yùn)輸?shù)脑掃€可以，所以說要想讓它完全取代鋰電池是根本不可能的。沒想到甲醇制氫系統(tǒng)也是做了調(diào)整，直接在車上用甲醛，這樣就會(huì)產(chǎn)生氫氣，從而提供給燃料電池，這樣就會(huì)把運(yùn)輸還有集中秩序的環(huán)節(jié)收取，既能彌補(bǔ)缺點(diǎn)又能保留優(yōu)點(diǎn)。但是和其它的新能源一樣，這個(gè)路線并不是萬能的。如果未來能夠根據(jù)不同場景跟需求進(jìn)行多方配合的話，新能源的作用會(huì)非常的大，這樣的話能讓人們在安全出行的同時(shí)，還能保持環(huán)保節(jié)能，真的是何樂而不為呢。不得不說，新能源汽車的潛力，真的是超乎我們的想象。未來相信新能源汽車會(huì)越來越多，逐漸成為汽車市場的一大主力。"本文來源于汽車之家車家號(hào)作者，不代表汽車之家的觀點(diǎn)立場。

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