細(xì)數(shù)今年的鋰電技術(shù)突破,可以明顯的感受到,產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的進(jìn)展頗為可觀。
一方面以固態(tài)電池為領(lǐng)頭羊的新興鋰電技術(shù)前赴后繼地登上舞臺;另一方面,在軍工領(lǐng)域大放異彩的燃料電池開始走進(jìn)平民百姓的視野。
不可否認(rèn),在實(shí)驗(yàn)室滯留了很久的固態(tài)電池/燃料電池開啟了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)擊之路。但筆者想要強(qiáng)調(diào)的是,這兩者其實(shí)離汽車都還很遙遠(yuǎn)。固態(tài)電池會先應(yīng)用在手機(jī)數(shù)碼領(lǐng)域,再逐漸試用在電動(dòng)汽車上,而2025前固態(tài)電池汽車都不會太多;而2025年的燃料電池汽車基本還屬于示范性運(yùn)行,數(shù)十年內(nèi)都難以普及。
事實(shí)上,真正立足于當(dāng)下的電池技術(shù),其實(shí)是高鎳三元和48V系統(tǒng),這也分別代表了二次電池發(fā)展的兩個(gè)方向:能量型和功率型。
高鎳三元,筆者就不多做贅述了,看看各大電池企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃就十分明朗。至于48V系統(tǒng),其實(shí)自2011年奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷、大眾聯(lián)合推出48V系統(tǒng)以來,由于其既可以滿足車載負(fù)載及性能提升需求,又能緩解全球范圍內(nèi)對于節(jié)能減排的政策壓力,因此正在成為主流車企的共同選擇,甚至將成為汽車的“標(biāo)配”。
從應(yīng)用車企來看,除了通用和歐洲各大車企,包括福特、現(xiàn)代、起亞等企業(yè)也在積極開發(fā)48V系統(tǒng),而在國內(nèi),吉利、一汽、比亞迪、長城等已經(jīng)確認(rèn)會引入48V系統(tǒng)。
從電池企業(yè)來看,江森自控、日立、SAFT、A123等均推出了針對48V輕混的專用電池。在國內(nèi), 寧德時(shí)代、力神、中航鋰電、超威等電池企業(yè)也都做好了相應(yīng)的技術(shù)儲備。
電池技術(shù)向能量型和功率型發(fā)展,其實(shí)也代表了當(dāng)前汽車的兩種主流方向:純電動(dòng)和混合動(dòng)力。堅(jiān)持磷酸鐵鋰路線的比亞迪,宣布以后的純電動(dòng)汽車將使用三元材料,其實(shí)已經(jīng)很大程度上表明了純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的技術(shù)傾向;而在混動(dòng)領(lǐng)域,基本還是錳酸鋰和磷酸鐵鋰二分天下,其中萬向A123表現(xiàn)亮眼。
下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。
英國研發(fā)燃料電池低成本碳基電催化劑
據(jù)外媒報(bào)道,英國薩里大學(xué)與倫敦瑪麗王后大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)制作低成本碳基電催化劑,該產(chǎn)品可被用于陰離子交換膜燃料電池,該款催化劑有助于將燃料電池的能量密度提升至703mW/cm2。相較之下,該領(lǐng)域早前的能量密度僅為50 mW/cm2。
據(jù)悉,該類催化劑選用了價(jià)格便宜的埃洛石作為模板,利用尿素及糠醛分別作為其氮源及碳源,糠醛是一種有機(jī)化學(xué)物,可利用燕麥、小麥麩或鋸屑(木屑)制得。然后,再將上述材料加工為黑色細(xì)粉,并將其用作氮摻雜碳電催化劑。
薩里大學(xué)高級講師Qiong Cai博士表示:“非金屬電化學(xué)催化劑的研究能取得成果,研究團(tuán)隊(duì)感到很高興,這表明未來可利用低成本碳材料實(shí)現(xiàn)電催化劑的制備。值得一提的是,本次的研發(fā)成功離不開Magdalena Titirici教授的合作,他是倫敦瑪麗王后大學(xué)可持續(xù)材料化學(xué)領(lǐng)域的專家,負(fù)責(zé)就材料合成提供建議。
點(diǎn)評:其實(shí),筆者樂于看到任何燃料電池催化劑研發(fā)的嘗試,因?yàn)檫@是燃料電池降本的核心。要知道,PEMFC電堆成本占整個(gè)燃料電池系統(tǒng)的62%,而電極的成本又占據(jù)了電堆成本的77%。電極成本主要取決于Pt催化劑的用量。換句話說,當(dāng)前的燃料電池催化劑使得燃料電池應(yīng)用成本居高不下,而業(yè)內(nèi)不少人士吐槽的燃料電池功率問題,也正是因?yàn)镻t催化劑用量的減少,而燃料電池功率其實(shí)是可以通過增加Pt用量來實(shí)現(xiàn)非線性增長。
預(yù)鋰化硬碳負(fù)極 破解電動(dòng)車低溫難題
據(jù)外媒報(bào)道,研究人員提供了一項(xiàng)新策略,用于破解電動(dòng)車低溫難題。他們采用了耐寒型硬碳陽極及功能強(qiáng)大的富鋰陰極。
“非石墨烯化”或“硬”碳是電池內(nèi)的一款低成本電極材料,且頗具市場前景。即使在低溫下,可展現(xiàn)其快速的嵌鋰能力。在電池充放電期間,鋰離子可通過電解質(zhì)從陽極移動(dòng)至陰極,反之亦然。
在首次充電過程中,鋰離子從陰極向陽極流動(dòng)時(shí),會損失部分鋰離子。在該過程中,鋰離子會嵌入并存儲。然后,研究人員結(jié)合利用了鋰離子減少的磷酸釩陰極與預(yù)鋰化硬碳陽極(LixC),從而形成鋰離子電池工作系統(tǒng)。據(jù)研究人員解釋,該款電池保留了常規(guī)鋰離子電池的高能量密度,同時(shí)還展現(xiàn)了類似超級電容的的高電量及長使用壽命。
此外,在零下40攝氏度下,其電量保有量占到總量的2/3。相較之下,常規(guī)鋰電池的電量保有量只有10%。這主要得益于磷酸釩陰極的天然特性及預(yù)鋰化硬碳陽極的快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
點(diǎn)評:其實(shí),鋰電池的預(yù)鋰化技術(shù)并不是一項(xiàng)新鮮研究了,預(yù)鋰化簡單來講,就是從正極材料外再尋找到一個(gè)鋰源,讓SEI膜的形成消耗外界鋰源的鋰離子,這樣就可以保證正極脫嵌的鋰離子不會浪費(fèi)于化成過程,最終可以提高全電池容量。預(yù)鋰化的種類很多,上文也只是其中一種,不過,目前各種預(yù)鋰化方法,都還是處于試驗(yàn)階段,囿于成本和工藝,量產(chǎn)化的預(yù)鋰化應(yīng)用,還沒有展開。
電池冷卻新方法革新電車?yán)m(xù)航
近日,臺北有個(gè)叫做Mobility邢的男孩,針對“電機(jī)放電越快,產(chǎn)生的熱量就越多”這一物理現(xiàn)象采取了一種完全不同的解決方法,即將電池浸入到高沸點(diǎn)的非導(dǎo)電液體中,通過電池組內(nèi)部放置冷卻系統(tǒng)來降低電機(jī)溫度。
小邢使用的是3M Novec 7200 Engineered Fluid冷卻液,這是一種專門為超級計(jì)算機(jī)降溫所研發(fā)的非導(dǎo)電液體。3M公司負(fù)責(zé)人邁克爾·加索(Michael Garceau)表示:“將Novec冷卻液浸泡在電動(dòng)汽車電池組是一項(xiàng)很有趣的項(xiàng)目,如果試驗(yàn)成功,那將是電動(dòng)汽車突破性的工程,會給電動(dòng)汽車市場帶來顛覆性的變革!”
點(diǎn)評:很多人都知道法國博洛雷的3000臺固態(tài)電池汽車,但很少有人知道博洛雷的固態(tài)電池其實(shí)也并不成熟,尤其是適溫性,而博洛雷的解決辦法就是采用了類似的方式,區(qū)別是一個(gè)加熱一個(gè)散熱。這種方式其實(shí)也有很大的弊端,一方面是對電池包殼體設(shè)計(jì)增加了諸多限制,甚至說影響了整車的設(shè)計(jì);另一方面,其安全性有待考究。
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原文標(biāo)題:【華陽自動(dòng)化· 大事件】鋰電高/低溫性能獲突破 燃料電池再現(xiàn)新型催化劑
文章出處:【微信號:gh_a6b91417f850,微信公眾號:高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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