鉅大LARGE | 點擊量：732次 | 2019年04月12日
全固態(tài)/鋰氣/石墨烯電池頻獲突破
固態(tài)電池、石墨烯電池、高電壓電解液、富鋰錳基材料、高電壓尖晶石、鎳錳酸鋰等等眼花繚亂的高性能電池技術(shù)，在媒體的渲染下，很容易帶來一種錯覺：市場追逐的622體系已經(jīng)不夠看了。
但事實上，媒體狂轟亂炸般拋出的新技術(shù)固然各有各的魅力，但在產(chǎn)業(yè)化的面前都還只是一個概念。對于電池技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該有一個大致的脈絡(luò)，才能在信息時代里不被亂花了眼。以下是筆者個人的理解，僅供參考。
國家對動力電池的發(fā)展，有著明確的規(guī)劃：2020年單體電芯能量密度達(dá)到300wh/kg，循環(huán)壽命為1500次；系統(tǒng)能量密度為250wh/kg，循環(huán)壽命為1000次。而這個規(guī)劃下的電池體系也比較明朗：正極用高鎳三元，負(fù)極用一定比例的硅碳材料、氧化硅等，再搭配高電壓電解液。除此之外的電池技術(shù)，如果性能足夠可觀，那基本可以判定為2020年難以產(chǎn)業(yè)化。
而在形形色色的新技術(shù)中，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度也有一個大致的順序。距離產(chǎn)業(yè)化最近的體系，就是上述的高鎳三元體系；然后是固態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)有多種技術(shù)路線，性能和進(jìn)度也不盡相同，這里暫時不做贅述。在固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)上，才有富鋰錳基材料、高電壓尖晶石、鎳錳酸鋰等高電壓正極材料以及鋰金屬負(fù)極（包括鋰硫電池）的廣泛應(yīng)用。
而石墨烯電池，一定要弄明白石墨烯的用途，嚴(yán)格來說作為導(dǎo)電劑的話，根本不配叫石墨烯電池，而作為負(fù)極，在石墨烯（并非石墨微片）量產(chǎn)前都只是個概念。最后是鋰空氣電池，從性能上來說是遙遙領(lǐng)先，但從產(chǎn)業(yè)化角度來說，卻是遙遙無期。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
值得一提的是，不管何種新技術(shù)，從應(yīng)用層面來說，基本上都是先單體（手機(jī)數(shù)碼等領(lǐng)域），再模組（儲能、動力）。其中用于動力領(lǐng)域最為困難，要知道鋰電池從數(shù)碼到動力可是過了近20年。盡管現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)步巨大，但一項革新型技術(shù)從單體到模組，3-5年已經(jīng)是極速了。
最后，筆者想強(qiáng)調(diào)的是，國內(nèi)鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的目標(biāo)，是622三元體系，至于811電池，囿于一致性，即便已經(jīng)量產(chǎn)，短期內(nèi)也難以普及。至于其他看起來美好的新技術(shù)，還請不要想太多。
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。
三星宣布搞定石墨烯電池
三星電子近日宣布，公司已開發(fā)出石墨烯電池技術(shù)，在提高電池容量的同時能夠把充電速度提升到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的5倍。三星先進(jìn)技術(shù)研究院(SAIT)稱，這種基于石墨烯材料的電池容量比目前市面上的電池高出45%。
石墨烯是碳的一種形式，被視為應(yīng)用于電池的完美材料，因為它的電子遷移率約為硅的140倍。三星稱，配備“石墨烯球”(grapheneballs)的電池只需12分鐘就可以完全充滿。相比之下，現(xiàn)有電池需要一個小時才能完全充滿。
由于石墨烯電池能夠在最高60攝氏度下保持穩(wěn)定，新電池還有望用于電動汽車。三星先進(jìn)技術(shù)研究院稱，他們已把這一研究發(fā)布到了《自然通訊》(NatureCommunications)雜志上，并在韓國和美國申請了專利。
點評：今年7月，三星就聲稱要量產(chǎn)固態(tài)電池，并在一兩年內(nèi)用于手機(jī)；前段時間又宣布鋰氣電池獲得突破性進(jìn)展；現(xiàn)在又輪到石墨烯。事實上，對于電池的前瞻技術(shù)，幾乎所有的一流企業(yè)都有做技術(shù)儲備（國內(nèi)相對落后），但在產(chǎn)品出來之前就如此大張旗鼓的，除了科研單位還真就只有三星?？赡苋ツ甑谋ㄊ录θ莵碚f，比我們想象的還要傷筋動骨，以至于時隔一年還需要這種“過猶不及”的手段舔舐傷口。
日本研發(fā)新型電解液高溫環(huán)境不易燃燒或爆炸
日本研究人員最新研發(fā)出一種更加安全的鋰離子電池電解液，即便遇到高溫等環(huán)境也不易燃燒或爆炸。
來自東京大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在新一期英國《自然·能源》雜志上發(fā)文介紹說，他們研發(fā)的是一種含有阻燃劑磷酸三甲酯的高濃度電解液。這種電解液不易燃燒，并可實現(xiàn)高穩(wěn)定充放電1000多次或時長一年以上，使用壽命堪比甚至超過了傳統(tǒng)的鋰離子電池。
研究小組指出，這種電解液可以使鋰離子電池的工作電壓從當(dāng)前的3.7伏特提高到4.6伏特，將適用于電動汽車等高能量密度、高安全的儲能電池要求，研究小組將和有關(guān)企業(yè)推進(jìn)研究。
點評：很多人都覺得正負(fù)極材料是目前鋰電池突破的最大桎梏，但在筆者看來，電池是一個整體，正負(fù)極固然重要，它決定著一款電池的能量密度上限，而在現(xiàn)有電池體系下，最大的短板其實是電解液，尤其是高電壓電解液。日本的該研究成果將工作電壓從3.7V提升到4.6V，確實是一種質(zhì)變，不過具體還要看接下來的研究進(jìn)展，如果等固態(tài)電解質(zhì)出來了，那這項研究恐怕就不值錢了。
大眾推新型48V輕混系統(tǒng)
近日，大眾集團(tuán)公布新型48V輕度混動系統(tǒng)，由功率為148馬力的1.5TSL渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)搭配8kW的皮帶驅(qū)動啟動發(fā)電機(jī)(BISG)，提供快速停止和啟動的功能，可提高發(fā)動機(jī)的扭矩并補(bǔ)充存儲在汽車48V鋰離子電池中的能量。
此外，“輕度混動plus”版還增加一臺35馬力的電動機(jī)以驅(qū)動前或后軸，提高發(fā)動機(jī)扭矩并在發(fā)動機(jī)熄火以節(jié)省燃料時通過再生制動恢復(fù)能量。受驅(qū)動的后軸傳動裝置可提高牽引力，并在較滑的路況下提高轉(zhuǎn)角平衡度。與常規(guī)的1.5TSI發(fā)動機(jī)相比，輕度混動系統(tǒng)燃效提高7mpg。
大眾發(fā)言人還表示，公司也將使用生物燃料和合成燃料，以此來實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的環(huán)境平衡。另外，柴油機(jī)也將繼續(xù)使用，肩負(fù)著打造潔凈未來的責(zé)任。大眾新計劃中電氣化是其戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分，包括前驅(qū)和四驅(qū)48V輕度混動技術(shù)。
點評：事實上，自2011年奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷、大眾聯(lián)合推出48V系統(tǒng)以來，48V就有成為傳統(tǒng)燃油車“標(biāo)配”的趨勢。盡管48V系統(tǒng)的核心是高倍率鋰電池，但其應(yīng)用場景卻是傳統(tǒng)車。從汽車發(fā)展的角度來說這是一種利好，48V確實在性能提升和節(jié)油減排上提升巨大；但站在電動汽車愛好者的角度來看，心情恐怕不太美麗，傳統(tǒng)車的再升級，意味著純電動汽車的推廣更為艱難。
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