鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:328次 | 2023年10月11日
TSLA等巨頭入局 動(dòng)力鋰電池技術(shù)有望突破
鋼鐵俠馬斯克的Gigafactory超級(jí)電池廠是由TSLA和日本松下合作建設(shè)的。Gigafactory重要用于生產(chǎn)TSLA電動(dòng)汽車(chē)上的鋰電池,按照TSLA的計(jì)劃,到2020年,Gigafactory每年生產(chǎn)的電池可供50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)使用。通過(guò)Gigafactory實(shí)現(xiàn)電池的規(guī)模生產(chǎn),到2017年,電池組的成本相較當(dāng)前ModelS所用電池將下降30%。即將問(wèn)世的GenerationIII電池組的電池容量也將得到提升,這對(duì)TSLA順利研發(fā)低端車(chē)型BlueStar具有重要意義。TSLA的電池廠重要任務(wù)不是生產(chǎn)最先進(jìn)的電池,而是采用現(xiàn)有技術(shù)并通過(guò)量產(chǎn)來(lái)降低成本。
BlueStar是TSLA計(jì)劃已久的低端車(chē)型(最近改稱(chēng)為ModelIII),將在2017年配備GenerationIII電池在市場(chǎng)亮相。該款車(chē)型單次充電續(xù)航里程為200英里,起售價(jià)是3.5萬(wàn)美元。比ModelS5.7萬(wàn)美元的起售價(jià)下降近40%。今年四月底,TSLA曾推出了一款家用鋰電池系統(tǒng)Powerwall及一款大型公共規(guī)模(utility-scale)電池,其在上市首周便已經(jīng)收到4萬(wàn)多件訂單,銷(xiāo)售額約8億美元。
大眾超級(jí)電池續(xù)航300公里
六月底,媒體相繼曝出大眾汽車(chē)掌門(mén)人馬丁·文德恩透露,大眾公司正在開(kāi)發(fā)"超級(jí)電池"(Super-battery),新電池價(jià)格更低,體積更小。一款電動(dòng)版大眾品牌車(chē)型在搭載超級(jí)電池后純電動(dòng)續(xù)航里程有望達(dá)到300公里。"相比于大眾e-高爾夫,新一代的大眾電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程將達(dá)到前者的兩倍,雖然300公里續(xù)航里程仍然不能和TSLAModelS的265英里相比,但大眾將推出的是更具備價(jià)格可承受性的電動(dòng)汽車(chē),例如下一代e-Golf。因而在推廣普及電動(dòng)汽車(chē)方面比ModelS意義更大。
大眾曾表示正在研發(fā)下一代鋰電池單元技術(shù),能量密度可達(dá)到當(dāng)前電池的5倍之多。為此,大眾目前的焦點(diǎn)可能重要聚集在兩個(gè)方向:1.新穎的固態(tài)電池技術(shù);2.現(xiàn)有鋰電池升級(jí)版解決方法。
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%
2014年十一月,馬丁·文德恩曾經(jīng)表示:"我認(rèn)為固態(tài)電池技術(shù)應(yīng)用潛力巨大,應(yīng)用該技術(shù)很有可能將電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程提升至700公里。"由此看來(lái)大眾公司應(yīng)該比較看好固態(tài)電池前景,而且也入股研發(fā)固態(tài)電池的創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape,股比5%。固態(tài)電池在儲(chǔ)能方面相對(duì)傳統(tǒng)鋰電池存在優(yōu)勢(shì),另外還具有阻燃能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),安全性能更強(qiáng)。
大眾未來(lái)可能轉(zhuǎn)向單一的鋰電池單元設(shè)計(jì)。目標(biāo)是通過(guò)簡(jiǎn)化電池單元設(shè)計(jì)降低電池成本66%。單一的電池設(shè)計(jì)可以充分利用大眾的電池模塊組裝廠產(chǎn)量,甚至可以由不同的電池供應(yīng)商采用統(tǒng)一的電池單元設(shè)計(jì)。當(dāng)下,大眾汽車(chē)采用了多種鋰電池單元。例如松下為e-高爾夫、高爾夫GTE插電式混合動(dòng)力車(chē)、奧迪A3電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)電池,三星[微博]則為帕薩特GTE、奧迪其他電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)電池。
奔馳品牌的太陽(yáng)能儲(chǔ)能電池
此前,戴姆勒曾攜手TheMobilityHouseAG和GETECEnergieAG兩家公司,推出了首款鋰電池單元"96-moduleESS",目前總?cè)萘恳殉^(guò)500千瓦時(shí),未來(lái)幾周內(nèi)還將提升至3000千瓦時(shí)。戴姆勒稱(chēng)此款太陽(yáng)能儲(chǔ)能電池,該電池分為家用及商用電池,容量分別為2.5千瓦時(shí)和5.9千瓦時(shí)。
當(dāng)用作家用電池時(shí),多達(dá)8個(gè)電池模塊可以被組合,以出現(xiàn)一個(gè)容量高達(dá)20千瓦時(shí)的"能量?jī)?chǔ)存廠";而當(dāng)用作商用或工業(yè)用電池時(shí),電池系統(tǒng)也可以根據(jù)要完全釋放能量。奔馳負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的主管哈羅德o科洛哥(HaraldKroeger)表示,當(dāng)汽車(chē)在高溫和嚴(yán)寒環(huán)境下行駛數(shù)百萬(wàn)公里后,其采用的儲(chǔ)能電池依然可以正常工作,因此該電池可用作固定式儲(chǔ)能電池。戴姆勒新的儲(chǔ)能電池將由ACCUmotive薩克森州卡門(mén)茨廠生產(chǎn),ACCUmotive預(yù)計(jì)未來(lái)用于汽車(chē)的儲(chǔ)能電池產(chǎn)量將得到提升,其應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣泛。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)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(wú)人設(shè)備
由于電池在能量密度上遠(yuǎn)不能同內(nèi)燃機(jī)相比,因此續(xù)航里程長(zhǎng)期以來(lái)是電動(dòng)汽車(chē)最大軟肋之一。許多國(guó)家出臺(tái)的新規(guī)定中,只有電動(dòng)汽車(chē)單次充電續(xù)航里程達(dá)到一定水平,方能享受補(bǔ)貼優(yōu)惠政策。
電池材料技術(shù)前瞻
作為一種新的汽車(chē)動(dòng)力裝置,動(dòng)力鋰電池本身不排放污染大氣的有害氣體,同時(shí)電動(dòng)汽車(chē)還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電。因此電動(dòng)汽車(chē)有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量。所以動(dòng)力鋰電池的研究就成為了汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)"熱點(diǎn)"。下面我們就來(lái)看一看電池技術(shù)都有什么方面的研究。
1、石墨烯材料電池技術(shù)
ModelS在配備85kWh電池組之后,最大續(xù)航里程為426公里。有關(guān)這一數(shù)值,TSLACEO馬斯克并不滿意,目前TSLA正在研究高性能電池,TSLA汽車(chē)很快將能行駛805公里。
TSLA對(duì)電池技術(shù)的革新,將引發(fā)市場(chǎng)對(duì)提升鋰電池能量密度材料的關(guān)注。TSLA新電池將采用石墨烯材質(zhì),石墨烯是一種新型材料,是已知材料中最薄的一種。由于它的電阻率低,電子遷移的速度極快,表面積大和電性能良好,被科學(xué)家認(rèn)為是鋰電池的理想電極材料。
2、鋁空氣電池技術(shù)
今年一月份,富士色素株式會(huì)社(并非富士子公司)宣布,已在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。和TSLA即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比,鋁空氣電池理論容量多出40倍以上。而且富士色素表示,將在今年底前實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目商業(yè)化。這意味著,定于2016年投產(chǎn)的TSLA超級(jí)電池廠可能從一開(kāi)始就處于落后位置,該廠預(yù)計(jì)還要7-10年才能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量并收回成本。
無(wú)獨(dú)有偶,早在去年Alcoa(美鋁公司)和以色列Phinergy公司表示:試驗(yàn)用車(chē)的一個(gè)電池組重約100公斤,內(nèi)裝50塊電池板,僅一塊鋁空氣電池板就可以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛約32公里,最高續(xù)航里程可達(dá)1600公里。該公司還表示,開(kāi)發(fā)出的鋁-空氣電池的空氣陰極配備有專(zhuān)用的銀基催化劑,其采用了獨(dú)特的創(chuàng)新結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以使氧氣順利通過(guò),而可以將二氧化碳阻隔在外。通過(guò)該創(chuàng)新結(jié)構(gòu),Phinergy鋁-空氣電池的空氣陰極可以有效防止電極的碳化問(wèn)題,其工作壽命也因此可以達(dá)到數(shù)千小時(shí)。
3、"液流電池"技術(shù)
在新研發(fā)的電池技術(shù)中,"液流"電池正成為新的發(fā)展方向。Quant公司旗下電動(dòng)汽車(chē)e-Sportlimousine,百公里加速時(shí)間僅需2.8秒。
這款電動(dòng)汽車(chē)采用了flow-cell(液流電池)技術(shù),該技術(shù)被稱(chēng)作是介于普通電池和燃料動(dòng)力鋰電池之間的技術(shù),液體電解質(zhì)會(huì)在兩個(gè)容器之間流動(dòng),而電荷就從一個(gè)容器到另一個(gè)容器,這樣就能夠供應(yīng)電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)足夠的能量。相比于當(dāng)今電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)動(dòng)力的鋰電池技術(shù)而言,flow-cell同重量的車(chē)型性能要高出四倍,也就是說(shuō)它的可行駛里程將是傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)的4-5倍左右。
4、改進(jìn)電池化學(xué)成分及能量密度技術(shù)
博世公司一直在努力突破,很大程度上取決于改進(jìn)電池的化學(xué)成分。到2016年電池單元的能量密度將提高到200瓦特小時(shí),預(yù)計(jì)到2020年將進(jìn)一步提升為300瓦特小時(shí)。改進(jìn)陰極、陽(yáng)極和電解質(zhì),同時(shí)還有電池單元的結(jié)構(gòu)體系。三菱的新一代鋰電池就將和博世和日本湯淺國(guó)際集團(tuán),共同采用了這樣的技術(shù),來(lái)提升新電池的續(xù)航里程,最高將超過(guò)400公里,足以媲美傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。未來(lái),三菱旗下包括歐藍(lán)德在內(nèi)的多款車(chē)型有望搭載該電池。此舉不僅進(jìn)一步提升環(huán)保性,在動(dòng)力上的優(yōu)勢(shì)足以提升三菱的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,也為三菱爭(zhēng)奪歐洲新能源車(chē)市場(chǎng)埋下伏筆。
小結(jié):
縱觀汽車(chē)的發(fā)展史,從動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展:蒸汽機(jī)車(chē)--電動(dòng)汽車(chē)--內(nèi)燃機(jī)車(chē)--電動(dòng)汽車(chē),結(jié)合當(dāng)今全球所面對(duì)的問(wèn)題,電動(dòng)汽車(chē)的環(huán)保是未來(lái)發(fā)展的方向。以汽油和柴油為燃料的汽車(chē)價(jià)格昂貴且污染環(huán)境。寄希望于新興的動(dòng)力鋰電池技術(shù),來(lái)減少人類(lèi)對(duì)化石燃料的依賴(lài),減少環(huán)境污染,然而這并不是容易辦到的。在我國(guó)火力發(fā)電處于重要地位并且呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這無(wú)疑也進(jìn)一步加劇了對(duì)環(huán)境的污染。
仔細(xì)想想,從以石油為燃料的汽車(chē)轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē),是從一個(gè)牌子的香煙換到另一個(gè)牌子?有環(huán)保意識(shí)的人們真的應(yīng)該推崇電動(dòng)汽車(chē)嗎?我們應(yīng)該透過(guò)電動(dòng)汽車(chē)閃亮的外形看它背后的污染嗎?