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电池产业亟待腾飞 “强心”推动电动车

2014-09-09 11:48
小鱼时代
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  刘畅介绍,在当前发展较为成熟的电池类型中,负极大多采用碳类材料,正极采用磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料,但均存在成本较高、循环寿命不长、存储容量有限、安全性尚未得到根本解决等问题:磷酸铁锂电池锰酸锂电池、三元材料电池难以满足电动汽车续航里程的最终发展要求;以高比能量(比能量是指电池参与电极反应的单位质量的电极材料所放出电能的大小)为特征的锂硫电池、锂空气电池尚处于实验室研究阶段,离实用化还有较大差距;磷酸锰锂、高容量富锂材料等体系虽然具有较高的比能量,但还存在材料制备、电解液匹配等技术难题,短时间内也难有突破。

  刘畅认为,为解决电动汽车动力电池容量虚标、充电时间较长、安全性能等问题,电动汽车能源供给方式应转向交流慢充、直流快充和电池更换三者互补。

  交流慢充方式可降低电池在充电过程中的发热量,提高充电效率和延长电池的使用寿命,但充电时间较长。直流快充方式可大幅缩短充电时间,但经常性大电流快充对电池的使用寿命提出了更高要求。电池更换方式可在一定程度上解决电动汽车续航里程不足问题,同时通过对电池组的集中管理和梯次利用延长电池寿命,但对电池更换的专业要求较高。因此,电动汽车动力电池容量、续航里程等实际问题的根本解决还有赖于其自身特性的提升。

  “预计每五年电池价格会有一次明显降低”

  动力电池成本高的主要原因是尚未形成规模化生产及技术水平限制。

  针对该问题,刘畅也给出了相关建议:首先,通过采用电池新技术提高电池循环寿命,并降低电池成本。具体包括采用石墨烯电池与超级电容器结合,减少电池尺寸、重量,扩展电池寿命;用半固态液流电池系统,缩减电动汽车电池系统的尺寸,并大幅提高电池比能量;用新型水锂电池,实现电动汽车动力电池的快速充满等。保守估计,电池新技术每五年更新一次,因此预计每五年电池价格会有一次明显降低。其次,降低电池制造成本。动力电池的成本主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液、铜铝箔等构成,因此需要降低关键材料的成本,如通过规模化生产,分摊固定投资;连续化生产,提高产品稳定性等。此外,动力锂电池再利用也可降低成本。动力锂电池再利用是指介于新能源汽车和动力锂电池资源化的中间环节,通过对汽车使用后的动力电池进行拆解、检测和分类后的二次使用,实现动力电池梯级利用,从而实现动力电池30%~60%的成本降低目的。

  展望:电池能量密度提高规模化生产受青睐

  从电池材料研发着手

  从技术层面考虑,锂电池的能量密度高于其他化学储能体系。中科院物理研究所研究员李泓在接受媒体记者采访时介绍,中科院正在研究和发展基于纳米技术的长续航动力锂电池技术,以提升电池的能量密度、安全性,并降低成本,为行业发展提供技术支持。据介绍,该研发和应用将在2015年实现续航里程达到180公里,2020年达到300公里以上。另外,中科院还将目光放到了下一代锂电池的研发上,包括全固态锂电池、锂硫、锂空电池技术。这些技术将进一步大幅提高能量密度,从而使电池充电时间更短,储存电量更多,耐用时间更久,使用更安全。

  与传统锂电池相比,锌空气电池储存能量要大一倍,价格相对便宜,也更加安全和环保。但由于技术不够成熟,锌空气电池离产业化还有相当大的距离。近日,据新华网报道,《电动汽车用锌空气电池行业标准》有望出台。该标准涵盖电动汽车用锌空气电池的要求,试验方法等多方面内容。在多方共同合力推动下,锌电池的应用前景将相当广阔。

  燃料电池技术也受到关注。广泛应用于电动汽车的燃料电池是一种称为质子交换膜的燃料电池(PEMFC),它以纯氢为燃料,以空气为氧化剂,不经历热机过程,不受热力循环限制,因此能量的转换率高。同时,它还具有噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性,因此非常适合作交通工具的动力源。有报道称,日本已在发展燃料电池技术。

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