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锂液流电池:QUANT F电动车800km续航的真身

导读: 今年日内瓦车展是Nanoflowcell公司的第二次参展,推出了新款QUANT F型概念电动车。下面以QUANT F型电动车数据对电池性能和电池类型进行估算分析,并得出结论。

  OFweek锂电网讯:今年日内瓦车展是Nanoflowcell公司的第二次参展,推出了新款QUANT F型概念电动车。下面以QUANT F型电动车数据对电池性能和电池类型进行估算分析,并得出结论。

  一、估算依据:

  “QUANT F系列车型采用的是一种新型液流电池,同时配备有超级电容器(具体参数没有公开)。汽车底部分别安装了两个250升的容器,为电机提供动力,续航里程达到800km之上。”这是Nanoflowcell公司公开的报道,我们以这两个数据估算电池能量密度和类型。其他数据属于媒体的猜测报道,暂不予采用。

  二、估算结论:

  (1) 如果Nanoflowcell公司上述两个公开数据属实,那么这是一款采用锂液流电池的概念电动车。

  (2) 经估算,电池系统(请注意,不是电解液,是整个电池系统,包括电解液,容器管路和反应器)的能量密度为112 Wh/kg,和目前锂电池系统的能量密度相当,而不是媒体报道的600Wh/kg。

  (3) 尽管Nanoflowcell公司的有关报道是为了商业宣传,但也说明锂液流电池得到了超前关注。目前锂液流电池的能量密度不高,但预计未来的电池能量密度可以达到200Wh/kg以上。

  (4) 我们没有检索到任何与Nanoflowcell公司相关的电池专利;在锂液流电池技术方向,世界上主要申请专利的是麻省理工和中科院电工所。世界上第一篇锂液流电池专利由麻省理工在2009年申请,在中国复审时已经被拒两次,2015年2月麻省理工再次申请延期复审,但被授权可能性很小,因为该专利没有把握好锂液流电池的本质技术特征,存在重大缺陷;电工所已申请相关专利20项,目前已获授权发明专利8项,基本覆盖了锂液流电池技术的主要关键点,形成了自主知识产权的技术开发路线。

  三、计算过程:

  (1) 我们知道,电动轿车的百公里能耗一般为14-20度电(KWh),我们以百公里能耗18 KWh计算。该车的报道续航里程达到800公里,因此估算该车的满充电能约为 8×18= 144度电(KWh)。为了满足大功率短时输出,该车还同时配备有超级电容器(具体容量没有给出),因此我们保守估计液流电池电量约为140度电,超级电容约为4度电。

  (2) 汽车底部分别安装了两个250升的容器(一正一负),为电机提供动力。另外,电池反应器内部也有反应空间容留电极溶液,与容器溶液大致的体积比值一般为1:5,亦即电池系统应该包括300升左右的正极溶液和300升左右的负极溶液。因此,可以计算单电极溶液的体积能量密度为140 KWh / 300 L = 467 Wh/L (该能量密度值经常被媒体误报道为液流电池系统的能量密度)。因为电池必须正负极溶液匹配工作,因此电极溶液的综合体积能量密度为 467 / 2 = 233 Wh/L (或者为 140 KWh / 600 L = 233 Wh/L )。电极溶液的密度比水大,大致是水的1.4~1.8倍(含能物质越多,密度越大),取中间值1.6倍,估算电极溶液的综合质量能量密度为: 233 / 1.6 = 146 Wh/kg。对于液流电池来说,这个值很重要,因为它是对应电极溶液的液流电池系统的极限能量密度值。上述计算过程并没有包括系统容器、驱动泵和反应器的质量(称之为管路质量)。如果按照管路质量:溶液质量=1:4的质量比计算,则该电池系统的实际能量密度可能为:146 / 1.25 = 112 Wh/kg。这个值和目前的锂电池系统能量密度值大致相当。

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责任编辑:Angela
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