鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:604次 | 2021年08月17日
能力飛躍瘦身可期,鋰離子電池表示對(duì)電動(dòng)交通將來保持樂觀!
相信大部分果殼er們都對(duì)迎面折返接力跑的比賽印象深刻——身形矯健的運(yùn)動(dòng)員們往返于100米的賽道間,其中接力棒是整場(chǎng)比賽最關(guān)鍵的部分,為了贏取最后的獲勝,每一次交接和奔跑都非得保證它被牢牢握在手中而不掉落。在微觀世界里,鋰離子充電電池的內(nèi)部也像是一個(gè)由正極、負(fù)極和電解液組成的運(yùn)動(dòng)場(chǎng),而鋰離子就是手持“接力棒”——電荷的運(yùn)動(dòng)員。和跑步運(yùn)動(dòng)這種高能量消耗(但長(zhǎng)期堅(jiān)持才見效)的活動(dòng)相比,鋰離子“運(yùn)動(dòng)”的收益可立竿見影得多。
要想充足運(yùn)動(dòng),舒適的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)是關(guān)鍵
倘若說一般人參加了幾分鐘的跑步比賽就能筋疲力盡,那鋰離子的“毅力”可以說是相當(dāng)驚人——鋰離子充電電池靠的就是鋰離子在正、負(fù)極之間的往返脫嵌和重新結(jié)合,以此來實(shí)現(xiàn)能量的長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存和釋放。以常見的LiCoO2鈷酸鋰正極(就是接力賽道的一頭)和C石墨負(fù)極(接力賽道的另一頭)的鋰離子電池為例,充電時(shí)在外界電場(chǎng)的用途下,鋰離子Li+從正極脫落出發(fā),經(jīng)過電解液這個(gè)“賽道”,穿過隔膜到達(dá)負(fù)極最終生成LiC6;放電時(shí)則相反,內(nèi)部電場(chǎng)轉(zhuǎn)向,Li+離開負(fù)極,跑回正極重新生成LiCoO2。單位時(shí)間內(nèi)參與“往返跑”的鋰離子越多,電池可存儲(chǔ)釋放的能量就越大。
“塑膠跑道”和“優(yōu)質(zhì)助跑器”可以為運(yùn)動(dòng)員賦能。而提升正負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜的性能品質(zhì),則是為鋰離子供應(yīng)良好舒適的“運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地”、讓電池在充放電過程中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)表現(xiàn)的切入點(diǎn)。
優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員百里挑一,優(yōu)質(zhì)的電池也是眾心所歸
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前,手機(jī)和電動(dòng)汽車等科技產(chǎn)品中使用的電池絕大多數(shù)都采用了鋰離子電池,隨著鋰離子電池在人們生活中的日漸深入,電池的容量也有希望成為第六大“馬斯洛基礎(chǔ)需求”。雖然鋰離子電池技術(shù)在將來幾年仍將如火如荼地發(fā)展,但將來的鋰離子電池技術(shù)面對(duì)著兩大挑戰(zhàn),分別是能量密度和安全保障。
同等質(zhì)量的電池,誰(shuí)能存儲(chǔ)更多的電能,誰(shuí)的能量密度就高。美國(guó)能源部智能制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)(CESMII)曾經(jīng)為鋰離子電池規(guī)劃了一個(gè)路線圖,原定目標(biāo)是在2018年左右,鋰離子電池的能量密度可以達(dá)到每千克350瓦時(shí)。倘若想要在電動(dòng)汽車上安裝更少、更輕的鋰離子電池還要保持理想的續(xù)航里程,就非得不斷提高電池的能量密度,讓電池開始“塑形”。
鋰離子電池的安全性則是另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。鋰離子電池的安全隱患源自于對(duì)高溫的敏感。一般來說,鋰離子電池設(shè)備使用溫度要低于60℃。廠在安全探測(cè)時(shí),會(huì)將電池置于80℃的環(huán)境中進(jìn)行高溫耐久考驗(yàn),不起火、不爆炸、不漏液,就算是合格。還有一種比較極端的條件叫做“熱濫用探測(cè)”:基本步驟和煉孫悟空差不多,將滿電態(tài)電池放入130℃實(shí)驗(yàn)箱中,堅(jiān)持半小時(shí)不起火、不爆炸。
在用電產(chǎn)品的發(fā)展過程中,特別是電動(dòng)汽車這種對(duì)能量需求較高的產(chǎn)品,傳統(tǒng)鋰離子動(dòng)力鋰離子電池單體并不能滿足它的動(dòng)力需求,因此電動(dòng)汽車一直使用的都是較大體積的電池——非得采用多塊電池進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)構(gòu)成的動(dòng)力鋰離子電池包來供應(yīng)電動(dòng)汽車使用能量。然而電池包倘若太重或太大,如同龜殼相同也會(huì)新增車輛行駛的負(fù)擔(dān),同時(shí)新增的電池包也會(huì)在概率上新增危險(xiǎn)性。
要怎么樣應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),行業(yè)先鋒們已經(jīng)早早動(dòng)手了
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
倘若你想要買輛一口氣跑幾百公里的電動(dòng)汽車,這些都跟電池的將來息息相關(guān),但為車載鋰離子電池減負(fù)、增能的任務(wù)迫在眉睫。不過電池的將來仿佛還是非常有希望的,先站在“巨人”的肩膀上看一看吧!
超會(huì)拍星星的電動(dòng)汽車?yán)纤緳C(jī)Steed、輕輕松松玩轉(zhuǎn)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的飛魚、十分了解電動(dòng)汽車家庭需求的桔子以及專業(yè)的巴斯夫(bASF)電池專家此次一齊上陣,在視頻中解讀了鋰離子電池的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn),對(duì)電池的續(xù)航性、安全性和充電穩(wěn)定性進(jìn)行了客觀的分解,事情看起來挺樂觀嘛!
到2025年,純電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量可能高達(dá)500萬(wàn)至1,000萬(wàn)輛,其中的許多車輛將運(yùn)用到巴斯夫的創(chuàng)新電池材料。而巴斯夫一直致力于開發(fā)和加工量量密度更高,價(jià)格更具優(yōu)點(diǎn),性能更可靠的正極電池材料,在今天,巴斯夫研發(fā)的包括鎳鈷鋁酸鋰材料(NCA)和鎳鈷錳酸鋰材料(NCM)在內(nèi)的正極電池材料已經(jīng)廣泛使用于全球領(lǐng)先汽車加工商的電動(dòng)汽車上。
巴斯夫?qū)?025年設(shè)立為鋰離子電池技術(shù)的“小目標(biāo)”,令一臺(tái)一般中型電動(dòng)汽車的實(shí)際續(xù)航里程提升到600公里,同時(shí)電池體積減半,充電時(shí)間縮短至15分鐘。這個(gè)底氣得益于巴斯夫?qū)Σ牧?、?duì)汽車研發(fā)周期都有深入了解,加上與電池加工商的密切合作,以及巴斯夫?qū)εc電動(dòng)汽車電池相關(guān)的整體開發(fā)思路有著更好的認(rèn)知和落實(shí)辦法:專注于更高的電池能量密度(高鎳正極材料),優(yōu)化工作效率,優(yōu)化電池正極材料的加工過程。
這些努力意味著大幅提升電池整體性能的將來可期,而電動(dòng)交通也將更快地走進(jìn)我們每個(gè)人的生活。