鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:731次 | 2021年04月29日
蓄電池技術(shù)將要發(fā)生的兩次巨變
鋰離子電池的充、放電機(jī)理完全不同于鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池和鎳氫蓄電池。后三種常用蓄電池是通過(guò)電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),變換出其他化合物來(lái)儲(chǔ)存電能。而鋰離子電池則是通過(guò)涂布在電極上的活性材料存儲(chǔ)和釋放鋰離子,即通過(guò)鋰離子在電極活性材料上的嵌入和脫出,通過(guò)所謂嵌脫現(xiàn)象來(lái)存儲(chǔ)電能。
由于近一時(shí)期研究機(jī)構(gòu)相繼發(fā)現(xiàn)了很多種可存儲(chǔ)(即嵌入)、釋放(即脫出)離子的電極活性材料、固態(tài)電解質(zhì)和聚合物隔膜,再加上人們對(duì)這些新發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的深入研究,再在此基礎(chǔ)上又對(duì)蓄電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新改造,所以,嵌脫式離子蓄電池的性能得到迅猛提高。
日本、美國(guó)和德國(guó)學(xué)者普遍預(yù)計(jì),到2015年、2030年這兩個(gè)年份,嵌脫式離子蓄電池組的制造成本將會(huì)降至現(xiàn)在價(jià)格的1/7和1/40。目前,國(guó)外許多科研機(jī)構(gòu)正加緊對(duì)這種蓄電池組的技術(shù)實(shí)用化研究,有的已處于等待工業(yè)化的階段。換句話說(shuō),有望從本世紀(jì)中頁(yè)起,嵌脫式離子電池組的性能、結(jié)構(gòu)和制造成本肯定會(huì)滿足人們關(guān)于高壓、大容量離子蓄電池組所寄予的厚望,使BEV、pHV能在性能、價(jià)格上真正與已采用了各種先進(jìn)技術(shù)、還在不斷進(jìn)步的M1類汽油機(jī)乘用車競(jìng)爭(zhēng),并得以按市場(chǎng)規(guī)律大量生產(chǎn)(不是靠政府或民間機(jī)構(gòu)資助),從而降低汽車的污染物和溫室氣體的排放量,改變汽車的食物結(jié)構(gòu),使汽車的行駛能耗費(fèi)用大幅度下降。
研究發(fā)現(xiàn),可利用于嵌脫反應(yīng)的許多無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)導(dǎo)電率非常高,非常適于制造可快速充電的高電壓、高能量密度的電池。
《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出,在未來(lái)3年內(nèi),我國(guó)將形成50萬(wàn)輛各類電動(dòng)汽車的產(chǎn)量。要完成這項(xiàng)任務(wù),離子蓄電池組的產(chǎn)量必須先行達(dá)到??墒?,我國(guó)有這種先進(jìn)電池的研發(fā)和生產(chǎn)規(guī)劃嗎?若要生產(chǎn),是液態(tài)電解質(zhì)的鐵電池?還是疊層型固體電解質(zhì)鋰離子蓄電池?不得而知。日、德汽車業(yè)界已將未來(lái)電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源鎖定在疊層型固體電解質(zhì)鋰離子蓄電池上??墒?,我國(guó)鋰離子電池生產(chǎn)公司就連液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池所需的隔膜材料至今也不能生產(chǎn),全部要依靠進(jìn)口,價(jià)格昂貴,占到動(dòng)力鋰電池成本的30%以上!近幾年,國(guó)際動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)商和跨國(guó)汽車公司普遍組成各類合資公司,共同開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池技術(shù),我國(guó)卻少有這樣的事例。在這樣的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車年產(chǎn)量,是獨(dú)立自主型的還是依附型的,不難判斷。
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%
近年發(fā)現(xiàn)的大量?jī)?yōu)秀鋰離子蓄電池或非鋰蓄電池的正極和負(fù)極候補(bǔ)活性材料,關(guān)于新一代車用動(dòng)力蓄電池組的研發(fā)、推廣使用至關(guān)重要,也必將推動(dòng)各類電動(dòng)汽車高速發(fā)展。例如,國(guó)外有關(guān)機(jī)構(gòu)最近發(fā)現(xiàn),硫化物鋰離子導(dǎo)體成為晶體物質(zhì)時(shí),既有很高的鋰離子導(dǎo)電性,又有寬闊的電化學(xué)窗,因此,它很有可能成為固體電池的電解質(zhì)(固體電解質(zhì))。此外,玻璃態(tài)鋰離子固體電解質(zhì)、非整比化合物和其他一些鋰離子蓄電池正極、負(fù)極候補(bǔ)活性材料的發(fā)現(xiàn),也備受業(yè)內(nèi)重視。
可以肯定的是:
一、將于2015年前后問(wèn)世的先進(jìn)型蓄電池將不會(huì)是鐵電池,很可能是不含鋰化合物的嵌脫式離子蓄電池。
二、將于2030年前后面世的革新型蓄電池也不會(huì)是鐵電池,它應(yīng)是大容量、低成本的嵌脫式蓄電池,它將大量使用新發(fā)現(xiàn)的各類電極活性材料和輔助材料。有關(guān)第二個(gè)結(jié)論的論述,將在本專欄下一期展開(kāi)。