新能源代表:電動汽車用哪款電池好?
發布時間:2015-04-30 責任編輯:echolady
【導讀】renmenduihuanbaoyishirijianzengqiang,xinxingnengyuanyechengweiguanzhuredian。gezhonggeyangdedianchibeiyanfayongyuxinnengyuanqiche,namediandongqichedianchiyounaxietedian?diandongqicheyongnakuandianchihao?benwenjiuweinijiexiaodaan。
電動車的核心技術是電池、電機、電(dian)控(kong),然(ran)後(hou)就(jiu)是(shi)傳(chuan)統(tong)汽(qi)車(che)上(shang)的(de)底(di)盤(pan)技(ji)術(shu)之(zhi)類(lei)的(de)東(dong)西(xi)。其(qi)中(zhong)電(dian)機(ji)技(ji)術(shu)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)比(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu),電(dian)控(kong)隨(sui)著(zhe)摩(mo)爾(er)定(ding)律(lv)也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)進(jin)步(bu),汽(qi)車(che)底(di)盤(pan)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)了(le)這(zhe)麼(me)多(duo)年(nian),更(geng)不(bu)是(shi)瓶(ping)頸(jing)。
電動車的核心問題就在電池上麵。對於電動車來說,理想的電池應該有以下幾個特性
一、有足夠能能量密度,單位體積單位重量要有足夠的容量,這樣才能跑更遠的路程。
二、有足夠的功率密度,單位體積單位重量能產生足夠大功率,這樣車才能加速快,才能爬坡。
三、能量補充速度要快,充電或者換電都要快,要不然就隻能限定在城市通勤,白天跑路晚上充電的模式。
四、平均使用成本要便宜,壽命和價格綜合起來要有競爭力。
現在已經上市的電動車,主要有兩種電池,一種高速電動車的鋰離子電池,包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰電池等等。還有一種是低速電動車的鉛酸電池。
jiudiandongchedeyaoqiuyaokan,lidianchigonglvmiduhenengliangmidudoubucuo,danshichongdianmeifakuai,jiageyegaoang。meiyoubutiezhichidehua,zhinengyongyutesilazhezhonggaodingweidechexing。
鉛qian酸suan電dian池chi功gong率lv密mi度du和he能neng量liang密mi度du都dou低di,充chong電dian也ye慢man,但dan是shi價jia格ge相xiang對dui便bian宜yi,用yong在zai短duan途tu低di速su電dian動dong車che上shang比bi較jiao適shi宜yi。但dan是shi有you汙wu染ran問wen題ti,現xian在zai中zhong國guo不bu鼓gu勵li發fa展zhan。
其qi他ta流liu言yan中zhong很hen牛niu的de這zhe個ge電dian池chi,那na個ge電dian池chi,很hen遺yi憾han,還hai沒mei有you能neng夠gou量liang產chan上shang路lu,有you幾ji種zhong有you實shi驗yan性xing的de公gong交jiao線xian路lu在zai用yong。真zhen正zheng通tong過guo了le實shi踐jian檢jian驗yan,現xian實shi中zhong可ke以yi大da規gui模mo使shi用yong的de就jiu這zhe兩liang種zhong。流liu言yan中zhong高gao級ji電dian池chi或huo者zhe根gen本ben就jiu不bu靠kao譜pu,或huo者zhe還hai在zai實shi驗yan室shi階jie段duan。
林林總總的電池
(一)氫燃料電池
womenxianlairibengaodeqingranliaodianchi,ranliaodianchiwomenkeyilijiechengyizhongjiaranliaochanshengdianneng,yibanbuchongdiandedianchi。yejiushishuo,qingranliaodianchidechongdianfangshiqishijiushijiazhuqing,hewomenchuantongqichejiayoushiyiyangde。
氫燃料電池電動車的優勢是沒有汙染物排放,氫發電,電機驅動車輛,我們隻要把加油站換成加氫站就可以了。
這個過程看上去很簡單,但是問題出在氫的製造、運輸、儲存上。氣態氫氣需要高壓氣罐儲存,液態氫氣需要大量電能維持在很低的溫度。使用遠比燃油麻煩。
雖(sui)然(ran)氫(qing)氣(qi)製(zhi)造(zao)並(bing)不(bu)是(shi)很(hen)困(kun)難(nan),但(dan)是(shi)把(ba)製(zhi)造(zao)好(hao)的(de)氫(qing)氣(qi)運(yun)輸(shu)到(dao)加(jia)氫(qing)站(zhan),就(jiu)需(xu)要(yao)鋪(pu)設(she)專(zhuan)門(men)的(de)管(guan)道(dao)。而(er)加(jia)氫(qing)站(zhan)給(gei)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)電(dian)動(dong)車(che)加(jia)氫(qing),也(ye)需(xu)要(yao)專(zhuan)門(men)的(de)設(she)備(bei)。(氫有氫脆,對傳輸、儲存的材料要求很高,氫氣很容易泄露爆炸燃燒,對設備的安全性要求也很高)
燃油,天然氣都有現成的基礎設施可以利用,鋰電池有現成的電網可以利用。而氫燃料電池電動車需要從頭建立一整套製造、運輸、儲存的係統,全套的基礎設施。這個難度太大。
suoyi,chufeiyouzhengfubujichengbendebutiejianshequantaojichusheshi,fouzeqingranliaodianchidiandongchejiushigehuaping。ribengaozhegeyinweiribenzaizhenggeqingranliaochanyelianshangquanbuzhanyouzhigaodian,qitaguojiabuhuinamesha,zijitourujuzizhongjianyitaoxitong,hairangribenrenzhangkongmingmai,suoyiqingranliaodianchinanyituiguang。
(二)鋁空氣電池
鋁空氣電池雖然是金屬電池,其實也應該算作燃料電池。通常鋁空氣電池也是不充電的,隻需要更換鋁材料即可。
其實鋁空氣電池的原理類似的助聽器裏麵常見的鋅空氣電池。
這zhe種zhong金jin屬shu燃ran料liao電dian池chi的de優you點dian是shi能neng量liang密mi度du比bi大da,缺que點dian是shi功gong率lv密mi度du比bi低di。用yong在zai低di功gong率lv的de助zhu聽ting器qi上shang沒mei有you問wen題ti,用yong在zai汽qi車che上shang功gong率lv會hui不bu太tai夠gou,往wang往wang要yao配pei合he功gong率lv高gao的de鋰li電dian池chi使shi用yong。
鋅空氣電池相比來說比較成熟,已經有量產產品,在汽車上也有試用。
鋁lv空kong氣qi電dian池chi比bi鋅xin空kong氣qi電dian池chi能neng量liang密mi度du更geng高gao,有you更geng好hao的de前qian途tu,但dan是shi因yin為wei鋁lv的de化hua學xue性xing質zhi問wen題ti,難nan以yi保bao證zheng安an全quan穩wen定ding,目mu前qian連lian可ke以yi量liang產chan的de成cheng品pin都dou沒mei有you,實shi用yong化hua為wei時shi尚shang早zao。
而且,金屬燃料電池因為不充電,同樣麵臨著產業鏈的問題。無論是鋅空氣電池還是鋁空氣電池,都是下麵這種循環。
1、金屬製造廠電解金屬氧化物製造金屬;
2、金屬運輸到換電站
3、換電站用金屬更換掉用戶電動車內的金屬氧化物(金屬電池放電完畢生成氧化物)
4、廠方回收氧化物重新電解成金屬。
在zai這zhe個ge流liu程cheng中zhong,需xu要yao建jian立li一yi條tiao從cong製zhi造zao到dao運yun輸shu,到dao更geng換huan,到dao回hui收shou的de產chan業ye鏈lian。同tong樣yang涉she及ji到dao基ji礎chu設she施shi建jian設she。建jian立li遍bian布bu全quan國guo的de換huan電dian站zhan幾ji乎hu是shi不bu可ke能neng完wan成cheng的de任ren務wu。
所以,即使鋁空氣電池成功,也隻能用於城市公交、出租一類可以固定位置換電(出租車在出租公司,公交車在公交公司)的場所。全麵普及和氫燃料電池同樣困難。
(三)液流電池
液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)是(shi)普(pu)通(tong)的(de)化(hua)學(xue)電(dian)池(chi),它(ta)的(de)特(te)點(dian)是(shi)把(ba)正(zheng)極(ji)和(he)負(fu)極(ji)電(dian)解(jie)液(ye)單(dan)獨(du)存(cun)放(fang),解(jie)決(jue)了(le)普(pu)通(tong)化(hua)學(xue)電(dian)池(chi)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)利(li)用(yong)率(lv)的(de)問(wen)題(ti)。理(li)論(lun)上(shang)可(ke)以(yi)有(you)更(geng)高(gao)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du),而(er)且(qie)充(chong)放(fang)電(dian)次(ci)數(shu)也(ye)更(geng)多(duo),有(you)非(fei)常(chang)理(li)想(xiang)的(de)性(xing)能(neng)。
但是液流電池受製於材料和電解液的濃度,發展了多年能量密度依然很低,儲能電站可以使用,不能用到汽車。
最(zui)近(jin),麻(ma)省(sheng)理(li)工(gong)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)蔣(jiang)業(ye)明(ming)博(bo)士(shi)發(fa)明(ming)了(le)半(ban)固(gu)態(tai)鋰(li)液(ye)流(liu)電(dian)池(chi),在(zai)材(cai)料(liao)上(shang)做(zuo)了(le)革(ge)新(xin),讓(rang)電(dian)解(jie)液(ye)濃(nong)度(du)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)升(sheng),這(zhe)就(jiu)讓(rang)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)和(he)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)達(da)到(dao)了(le)實(shi)用(yong)化(hua)的(de)水(shui)平(ping)。
不過,蔣博士的這個電池還在實驗室階段,到成熟的成品尚有時日,更不用說量產了。
NanoFlowcell AG公(gong)司(si)推(tui)出(chu)液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che),從(cong)其(qi)給(gei)出(chu)的(de)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)看(kan),似(si)乎(hu)是(shi)做(zuo)到(dao)了(le)很(hen)高(gao)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du),可(ke)以(yi)實(shi)用(yong)化(hua),目(mu)前(qian)車(che)輛(liang)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)測(ce)試(shi)。但(dan)真(zhen)假(jia)還(hai)有(you)待(dai)驗(yan)證(zheng)。
但dan是shi,液ye流liu電dian池chi是shi最zui近jin我wo們men看kan到dao種zhong種zhong高gao級ji電dian池chi中zhong比bi較jiao靠kao譜pu的de一yi個ge,隻zhi要yao把ba實shi驗yan室shi技ji術shu轉zhuan化hua成cheng量liang產chan產chan品pin,就jiu可ke以yi真zhen正zheng改gai變bian電dian動dong車che行xing業ye。讓rang電dian動dong車che跑pao的de更geng遠yuan,價jia格ge更geng便bian宜yi(液流電池的原理決定它所使用的昂貴材料更少),充電更快(液流電池可以通過電網充電,也可以直接更換電解液完成快速充電,不過更換電解液同樣需要產業鏈配套)
(四)看上去很美石墨烯電池
石(shi)墨(mo)烯(xi)有(you)很(hen)大(da)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji),可(ke)以(yi)攜(xie)帶(dai)更(geng)多(duo)的(de)鋰(li)離(li)子(zi),得(de)到(dao)和(he)失(shi)去(qu)鋰(li)離(li)子(zi)的(de)速(su)度(du)都(dou)很(hen)快(kuai),這(zhe)種(zhong)特(te)性(xing)給(gei)鋰(li)電(dian)池(chi)增(zeng)加(jia)容(rong)量(liang),加(jia)快(kuai)充(chong)放(fang)電(dian)速(su)度(du)提(ti)供(gong)了(le)物(wu)理(li)基(ji)礎(chu)。
但是在試驗中,石墨烯做負極的鋰電池循環壽命很差,充放電快,但是兩次就失效了,顯然是不能用的。
於是,人們就開始研發各種各樣的複合材料來做負極,試圖找到一種材料,能把充放電速度快、長循環壽命、高能量密度,低成本結合起來。
替代傳統電池還有待突破
我(wo)們(men)目(mu)前(qian)上(shang)市(shi)的(de)電(dian)動(dong)車(che)使(shi)用(yong)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi),鋰(li)電(dian)池(chi),不(bu)是(shi)電(dian)動(dong)車(che)企(qi)業(ye)蠢(chun),不(bu)知(zhi)道(dao)采(cai)用(yong)新(xin)技(ji)術(shu),而(er)是(shi)在(zai)目(mu)前(qian)能(neng)量(liang)產(chan)能(neng)供(gong)貨(huo)的(de)電(dian)池(chi)中(zhong),隻(zhi)有(you)這(zhe)兩(liang)種(zhong)是(shi)可(ke)用(yong)靠(kao)譜(pu)的(de),其(qi)他(ta)或(huo)者(zhe)是(shi)技(ji)術(shu)不(bu)成(cheng)熟(shu),或(huo)者(zhe)是(shi)產(chan)業(ye)鏈(lian)無(wu)法(fa)配(pei)套(tao)的(de)、或者是成本太高無法商用。
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