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电池是电动汽车发展的首要关键

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目录

  1. 1、 电池是电动汽车发展的首要关键
  1. 2、 电动汽车充电站定义
  1. 3、 钴酸锂电池
  1. 4、 空气电池
  1. 5、 电动汽车充电桩
  1. 6、 动力电池材料比拼:比亚迪锰vs特斯拉石墨烯
  1. 7、 锂离子电池之痛:铅酸电池仍成主流?
  1. 8、 2014年第一季度全国锂离子电池行业同比增长13.75%
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  1. 11、 磷酸铁锂电池是电动汽车电池的发展方向
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1、电池是电动汽车发展的首要关键

    电池是电动汽车发展的首要关键,汽车动力电池难在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要行驶中的电动汽车求”等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车,要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选,现在普遍看好的氢镍电池,铁电池,锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍,其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍,正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料,成本得到大幅度降低,也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属,锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍,锂聚合物电池为4倍,而且锂资源较丰富,价格也不很贵,是很有希望的电池。
    我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术,近年都有巨大的进步,如:交流感应电机及其控制,稀土永磁无刷电机及其控制,电池和整车能量管理系统,智能及快速充电技术,低阻力轮胎,轻量和低风阻车身,制动能量回收等等,这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。

2、电动汽车充电站定义

    充电站可作为电动汽车集中充电的地点,可以像汽车加油站一样,在沿街、街道社区、高速公路出口等处设置。

(1)、充电站基本结构:

    箱式电动汽车快速充电站由1、初级一次侧充电机(为再生储能蓄电池充电)、2、储能蓄电池、3、次级二次侧快速充电机(为电动汽车充电)、4、再生蓄电池检修机、5、计费控制系统、6、线缆配电系、7、机房组成。

机房采用密封和恒温设计,机房内设有值班办公间,方便风雨和 

(2)、工作原理:

    平时(夜间优先)电网电力通过初级一次侧充电机向再生蓄电池进行储能充电,由于储能充电时没有时间要求,因而可用小电流慢速充电,充电电流可根据蓄电池电量自动安排充电时间,最大程度的使用夜间低谷电力。当需要为电动汽车充电时,根据电动汽车的允许最大充电电流和电压,通过次级二次侧快速充电机向电动汽车进行快速充电,由于充电过程是从储能蓄电池向电动汽车”倒电”,而不是直接取自电网,因而对电网没有任何干扰(如果直接从电网高功率取电,会严重干扰电网,不仅影响其他用户,而且威胁电网设备)。 充电费用按实际充电量计算,非常方便。

    充电桩是电动力车充电站,外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可同时为两辆汽车充电,从没电到充满的充电时间为6至8小时。充电桩能实现计时、计电度、计金额充电,可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩的效率和实用性,今后将陆续增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

充电桩可分为直流充电桩,交流充电桩和交直流一体充电桩。

建设要求

    作为电网配用电侧的电动汽车充电桩,其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展,网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构,因此,电动汽车充电桩通信方式的选择应考虑如下问题:

    (1) 通信的可靠性————通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验,并保持通信的畅通。

    (2) 建设费用————在满足可靠性的前提下,综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。

    (3) 双向通信————不仅能实现信息量的上传,还要实现控制量的下达。

    (4) 多业务的数据传输速率————随着以后终端业务量的不断增长,主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高。

    (5) 通信的灵活性和可扩展性————由于充电桩具有控制点面多、面广和分散的特点,要求采用标准的通信协议,随着”ALL IP”网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长,需要考虑基于IP的业务承载,同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。

技术要求

交流式

交流充电桩技术要求

1、环境条件要求

① 工作环境温度:-20℃~+50℃;

② 相对湿度:5%~95%;

③海拔高度:≤1000m;

④ 安装地点:户外;

⑤ 抗震能力:地面水平加速度 0.3g;

地面垂直加速度 0.15g;

设备应能承受同时作用持续三个正弦波,并且安全系数应大于1.67;

2、结构要求

① 交流充电桩壳体应坚固;

② 结构上须防止手轻易触及露电部分;

③ 交流充电桩应选用厚度1.0以上钢组合结构,表面采用浸塑处理,并充分考虑散热的要求。充电桩应有良好的防电磁干扰的屏蔽功能;

④ 充电桩应有足够的支撑强度,应提供必要设施,以保证能够正确起吊、运输、存放和安装设备,且应提供地脚螺栓孔;

⑤ 桩体底部应固定安装在高于地面不小于200mm的基座上。基座面积不应大于500mm×500mm;

⑥ 桩体外壳应采用抗冲击力强、防盗性能好、抗老化的材质;

⑦ 非绝缘材料外壳应可靠接地;

3、电源要求

① 输入电压:单相220V;

② 输出功率:单相220V/5KW;

③ 频率:50Hz±2Hz;

④ 允许电压波动范围为:单相220V±15%;

4、电气要求

① 插头与插座正确连接确认成功后,带负载可分合电路方可闭合,实现对插座的供电;

② 漏电保护装置应安装在供电电缆进线侧;

③ 低压配电设备及线路的保护应满足《低压配电设计规范》(GB/50053)中的相关规定;

④ 对IT系统配电线路,当第一次接地故障时,应由绝缘监察装置发出音响或灯光信号,当发生第二次异相接地故障时应由过电流保护电器或漏电电流动作保护器切断故障电路;

⑤ 照明配电系统中,照明和插座回路不宜由同一回路供电。插座回路的电源侧应设置剩余 电流动作保护装置,其额定动作电流为30mA;

6、安全防护功能

① 交流充电桩应具备急停开关,可通过手动或远方通信的方式紧急停止充电;

② 交流充电桩应具备输出侧的漏电保护功能;

③ 交流充电桩应具备输出侧过流和短路保护功能;

④ 交流充电桩应具有阻燃功能;

7、IP防护等级

交流充电桩应遵守IP54(在室外),并配置必要的防雨、防晒装置;

8、三防(防潮湿,防霉变,防盐雾) 保护

充电机内印刷线路板、 接插件等电路应进行防潮湿、防霉变、防盐雾处理,其中防盐雾腐蚀能力满足 GB/T 4797.6-1995《电工电子产品自然环境条件 尘、沙、盐雾》中表9的要求,使充电机能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行;

9、防锈(防氧化)保护

充电桩铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取双层防锈措施,非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理;

10、防风保护

安装在平台上的充电机以及暴露在外的部件应能承受 GB/T 4797.5-9《电工电子产品自然环境条件降水和风》中表 9 规定的不同地区、不同高度处相对风速的侵袭;

11、防盗保护

电桩外壳门应装防盗锁,固定交流充电桩的螺栓必须在打开外壳门后方能安装或拆卸;

12、温升要求

交流充电桩在额定负载长期连续运行,内部各发热元器件及各部位温升应不超过Q/GDW 397\2009中表2规定;

13、平均故障间隔时间(MTBF)

MTBF应不小于8760h;

14、安装垂直倾斜度不超过5%;

15、设备安装地点不得有爆炸危险介质,周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质

直流式

a) 充电桩电源输入电压:三相四线380VAC±15%,频率50Hz±5%;

b) 充电桩应满足充电对象

c) 充电桩输出为直流电,输出电压满足充电对象的电池制式要求;

d) 最大输出电流满足充电对象的电池制式1C的充电要求,并向下兼容;

e) 充电方式分为常规和快速2种方式,常规为5小时充电方式,快速为1小时充电方式(针对不同电池类型选择);

f) 实现智能IC管理;

g) 每个充电桩自带操作器,以供用户进行充电方式选择和操作指导,并显示电动车电池状态和用户IC卡资费信息,实现无人管理;

h) 充电桩接口应符合GB/TXXXXXXXX电动汽车传导式充电接口(暂行)中直流充电接口的相关规定;

i) 充电桩通讯接口采用CAN通讯接口,通信协议按照GB/TXXXXXXXX电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议(暂行)的规定执行(充电对象为锂电池电动车);

j) 充电桩对充电过程中的非正常状态应具备相应的报警和保护功能;

k) 充电桩对电池的状态要监控,根据电池的温度,电压对充电曲线,充电电流,充电压自动调整;

l) 充电桩采用强制风冷;

m) 充电桩防护等级符合《GB 4208-1993 外壳防护等级(IP代码)》IP54要求;

一体式

概述

快速充电桩设备采用交直流一体的结构。既可实现直流充电,也可以交流充电。白天充电业务多的时候,使用直流方式进行快速充电,当夜间充电站用户少时可用交流充电进行慢充操作。

外形特点

1、人体工学设计,充分考虑中国人特点,安装后整机高度、屏幕高度、键盘高度、充电接头安放槽高度,适宜操作;

2、上出线口的形式,节省操作者一半的体力;

3、考虑人的使用习惯和耐用性,采用触摸和键盘互为备份的操控,触摸屏和键盘采用防雨、防尘的设计;

4、具备紧急停机的急停开关;具备充电接头安放槽,安放槽可防水;5米长的软电缆。

功能特点

1、提供人机交互操作;提供直流、交流充电接口;

2、具备语音提示功能;具备刷卡功能;

3、具备打印凭条的功能;

4、和BMS实时通信,获取动力电池类型、单体电压、剩余容量、温度、告警等信息;

5、向充电机发生控制指令、开关信号,控制充电机启动与停止,获取充电机状态信息;

6、具备充电接口的连接状态判断、联锁、控制导引等完善的安全保护控制逻辑;

7、具备CAN2.0B、RS485通讯接口,可以和集中监控通信,上送充电状态信息;

8、具备漏电、短路、过压、欠压、过流等保护功能,确保充电桩安全可靠运行;防护等级IP54。

来源:EV视界

3、钴酸锂电池

名称:钴酸锂电池 工作电压:2.4~4.2V

标准电压:3.7V              标准容量:1600mA

钴酸锂电池

简介:钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高,主要用于中小型号电芯,广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中,标称电压3.7V。

( 特斯拉电动汽车的电池采用的是松下提供的NCA系列(镍钴铝体系)18650钴酸锂电池,单颗电池容量为3100毫安时)

主要参数:标准放电持续电流:0.2C最大放电持续电流:0.5C

工作温度:充电:0~45℃放电:-20~60℃

产品尺寸:MAX15*29*51mm

成品内阻:≤180mΩ

引线型号:国标线UL1571/26#,线长100mm

保护参数:过充保护电压/每串4.28±0.025V

过放保护电压 2.4±0.1V过流值: 3~7A

电池性能: 钴酸锂电池结构稳定,综合性能突出,但是安全性较差,成本也非常高。主要用

于中小型号电芯,标称电压3.7V。

钴酸锂电池特点:

1、电化学性能优越  a.每循环一周期容量平均衰减﹤0.05%  b.首次放电比容量﹥135mAh/g  c.3.6V初次放电平台比率﹥85%  

2、加工性能优异  

3、振实密度大, 有助于提高电池体积比容量  

4、产品性能稳定, 一致性好  产品型号  R747 振实密度2.4-3.0g/cm3, 典型值为2.5,粒度 D506.0-8.5um;  R757 振实密度2.4-3.2g/cm3, 典型值为2.6, 粒度D506.5-9.0um;  R767 振实密度2.3-3.0g/cm3, 典型值为2.5, 粒度D508-12um;

钴酸锂的用途:

钴酸锂的技术标准

名称: 钴酸锂 分子式: LiCoO2 分子量: 97.88

钴酸锂化学式

2、主要用途: 锂离子电池

3、外观要求: 灰黑色粉末, 无结块  

4、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427) , 无杂相存在  

5、包 装: 铁桶内塑料袋包装

6、化学成分与物化性能指标:  镍 Ni 0.05% max (wt%)  锰 Mn 0.01% max (wt%)  铁 Fe 0.02% max (wt%)  钙 Ca 0.03% max (wt%)  钠 Na 0.01% max (wt%)  酸碱性 PH 9.5-11.5  含水量( 105ºC干燥失重量, %) Moisture (wt% loss at 105ºC) <0.05  比表面积( m2/g) BET surface Area (m2/g) 0.2-0.6  振实密度 (g/cm3) Tap Density (g/cm3) 1.7-2.9  粒径大小-D50 (μm) PSD- D50 (μm) 5-12  粒径大小-D10 (μm) PSD- D10 (μm) 1-5  粒径大小-D90 (μm) PSD-D90 (μm) 12-25

钴酸锂电池与特斯拉:

特斯拉电动汽车的电池采用的是松下提供的NCA系列(镍钴铝体系)18650钴酸锂电池,型号为NCR18650的锂电池是一款高能量模型(HighCapacity)电池,该电池的名义伏特数为3.6V,名义最小容量为2750毫安时,重量为45.5克。并且,在Tesla第二代车型Model S上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出3成。据Tesla首席技术官JB Straubel表述:从Roadster到Model S“转型”的四年时间,电池组成本已经下降了约44%,并且仍然会继续下降。松下曾在2010年向Tesla投资3000万美元,成为其股东之一。并且于2011年达成战略协议,将负责Tesla今后5年全部车辆的电池供应。按照Tesla目前预计每年2万辆的产量,松下18650将装配在超过8万台Model S上。



特斯拉Model S电池组

(图片和资料均来自网络)


4、空气电池

    化学电池的一种。构造原理与干电池(一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池)相似,所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。例如有一种空气电池,以锌为阳极,以氢氧化钠为电解液,而阴极是多孔的活性炭,因此能吸附空气中的氧以代替一般干电池中的氧化剂(二氧化锰)。

空气电池的分类

锌空气电池

    锌空气电池( zinc air battery),用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质,以锌为负极,以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池,分别用字母A和P表示,其后再用数字表示电池的型号。

锂空气电池

    在负极(金属锂)一侧使用有机电解液,在正极(空气)一侧使用水性电解液。在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质膜,将两者隔开。这样便可防止电解液混合,并促进电池发生反应。

负极用电解液组合使用的是含有锂盐的有机电解液。虽然不能弃用有机溶媒,但却限定了使用方法。正极用水性电解液使用碱性水溶性凝胶,与微细化后的碳和低价氧化物催化剂形成的正极组合。

    在锂-空气电池中,由于放电反应生成的并非是固体的Li2O,而是容易溶解在水性电解液中的LiOH(氢氧化锂)。氧化锂在空气电极堆积后,不会导致工作停止。水及氮等也不会穿过固体电解质的隔壁,因此不存在与负极的锂金属发生反应的危险。而且,在充电时,如果配置充电专用的正极,还可防止充导电致空气电极的腐蚀和老化。

铝空气电池

    铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似,铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99%)为正极、氧为负极,以氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧,在电池放电时产生化学反应,铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速,它在EV上的应用已取得良好效果,是一种很有发展前途的空气电池。

铝空气电池的特点

1、比能量大

    铝空气电池的实际比能量只达到350~400Wh/kg,这数值还不及它理论值的5%。但就是这5%不到的比能量也是铅酸电池的7~8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。

若采用铝空气电池的电动车,续驶里程明显地提高。国外有关资料介绍,美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上,有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。

2、质量轻

    我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh,总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg,为铅酸蓄电池质量的12%。由于电池质量大大减轻,车辆的整备质量也降低,可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。

3、铝没有毒性和危险性

    铝对人体不会造成伤害,可以回收循环使用,不污染环境。铝的原材料丰富,已具有大规模的铝冶炼厂,生产成本较低。铝回收再生方便,回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法,来解决铝空气电池充电较慢的问题。

    正如所有的事物有其优秀的一面也有不足的一方一样,铝空气电池也有不足之处

    虽然它含有高的比能量,但比功率较低,充电和放电速度比较缓慢,电压滞后,自放电率较大,需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

5、电动汽车充电桩

    充电桩是电动力充电站,外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可同时为两辆汽车充电,从没电到充满的充电时间为6至8小时。充电桩能实现计时、计电度、计金额充电,可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩的效率和实用性,今后将陆续增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

发展历程

    截至目前,我国电动汽车充电站大多局限于电动公交汽车或内部集团用车,还没有建成真正面向不同用户的充电站服务网络。已经建成或在建的比较有代表性的充电站有如下内容。2006 年,比亚迪在深圳总部建成深圳首个电动汽车充电站。

2008 年,北京市奥运会期间建设了国内第一个集中式充电站,可满足50 辆纯电动大巴车的动力电池充电需求。

2009 年10月,上海市电力公司投资建成上海漕溪电动汽车充电站,是国内第一座具有商业运营功能的电动汽车充电站。2009 年底,北京首科集团在健翔桥建设完成了国内第一个包含完整智能微网的北京纯电动乘用车示范充电站。

2009 年12 月31 日,南方电网投产的首批电动汽车充电站( 桩)在深圳建成投运,建设规模为2个充电站、134 个充电桩。

2010 年3月31日,国家电网公司唐山南湖充电站建成投运,是我国首座国家电网典型设计充电站,可同时为10台电动汽车按快充和慢充两种方式进行充电作业 。

种类

    充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。

建设要求

    作为电网配用电侧的电动汽车充电桩,其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展,网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构,因此,电动汽车充电桩通信方式的选择应考虑如下问题:

    (1) 通信的可靠性—通信系统要长期经受恶劣环境和较强的电磁干扰或噪音干扰的考验,并保持通信的畅通。

    (2) 建设费用—在满足可靠性的前提下,综合考虑建设费用及长期使用和维护的费用。

    (3) 双向通信—不仅能实现信息量的上传,还要实现控制量的下达。

    (4) 多业务的数据传输速率—随着以后终端业务量的不断增长,主站到子站、子站到终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高。

    (5) 通信的灵活性和可扩展性——由于充电桩具有控制点面多、面广和分散的特点,要求采用标准的通信协议,随着"ALLIP"网络技术趋势的发展以及电力运营业务的不断增长,需要考虑基于IP的业务承载,同时要求便于安装施工、调试、运行、维护。

通信方式

    电动汽车充电桩属于配电网侧,其通信方式往往和配电网自动化一起综合考虑。通信是配电网自动化的一个重点和难点,区域不同、条件不同,可应用的通信方式也不同,具体到电动汽车充电桩,其通信方式主要有有线方式和无线方式:

    (1)有线方式

有线方式主要有:有线以太网(RJ45线、光纤)、工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)。

有线以太网主要优点是数据传输可靠、网络容量大,缺点是布线复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差。

工业串行总线(RS485、RS232、CAN总线)优点是数据传输可靠,设计简单,缺点是布网复杂、扩展性差、施工成本高、灵活性差、通信容量低。

    (2)无线方式

无线方式主要采用移动运营商的移动数据接入业务,如:GRPS、EVDO、CDMA等。

采用移动运营商的移动数据业务需要将电动汽车充电桩这一电网内部设备接入移动运营商的移动数据网络,需要支付昂贵的月租和年费,随着充电桩数量的增加费用将越来越大;同时数据的安全性和网络的可靠性都受到移动运营商的限制,不利于设备的安全运行;其次,移动运营商的移动接入带宽属共享带宽,当局部区域有大量设备接入时,其接入的可靠性和每个用户的平均带宽会恶化,不利于充电桩群的密集接入、大数据量的数据传输。

应用方案

    电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具,今后的普及速度会异常迅猛,未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下,我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展,充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,具有非常重要的社会效益和经济效益。一场兴建电动汽车充/换电站的运动已经在全国范围内展开。

整体系统由四部分组成:电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统系统(BMS)、充电管理服务平台。

电动汽车充电桩的控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成,用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能,也可提供语音输出接口,实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式:包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。

    电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互,集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互,为了安全起见,电量计费和金额数据实现安全加密。

    电池管理系统系统(BMS)的主要功能是监控电池的工作状态(电池的电压、电流和温度)、预测动力电池的电池容量(SOC)和相应的剩余行驶里程,进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象,最大限度地利用电池存储能力和循环寿命。

    充电服务管理平台主要有三个功能:充电管理、充电运营、综合查询。充电管理对系统涉及到的基础数据进行集中式管理,如电动汽车信息、电池信息、用户卡信息、充电桩信息;充电运营主要对用户充电进行计费管理;综合查询指对管理及运营的数据进行综合分析查询。

国外发展状况

美国、日本、以色列、法国、英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施,主要以充电桩为主

    (1) 美国

    美国国土辽阔,且各州独立性较强,在电动汽车及其充电设施设想上各州有所不同,加利福尼亚州、弗吉尼亚州等地都开展了充电设施的建设。其中加州的建设力度最大,由“美好空间项目”公司与加州北部的旧金山、奥克兰和圣何塞等城市的政府联手建设,将于2012 年在上述城市的所有居民区、商厦、停车场和政府大楼安装充电桩,以方便电动汽车驾驶者随时为汽车充电。该公司还将在上述地区兴建电池更换站,以方便长途驾车者随时更换电池,项目计划总投资达10 亿美元。此外,美国第一太阳能公司 (SolarCity) 在加州101 高速公路上建造了5 个充电站。每个充电站能够提供240V、70 A快速充电服务,能够在3.5 h 内为特斯拉纯电动汽车充满电。

    (2) 日本

    截至2009 年,日本拥有100 多座充电站,其中60%集中在东京地区。日本政府表示,为普及电动汽车,将在三年内建造千余座充电站。日本东京电力公司将带头参与有关的基础建设,2010 年东京将率先建成200 多座充电站,预计三年后将增加到1000 座以上,在东京充电桩更为普及,楼宇路旁随处可见。邻近东京的神奈川县计划5年内至少让3000辆电动汽车上路行驶,该县已经承诺提供150 座快速充电站。日本中央政府对这项技术表示支持,将选择城市试点开展电动汽车充电项目。该项目将会涉及在付费停车场、超市以及餐饮连锁店安装电源插座,以供驾驶员们免费使用。

    (3) 英国

    在英国,伦敦市区已经有60 个免费汽车充电桩,开电力驱动车的人可以非常方便地在住宅附近、办公楼旁边或者繁华街道上找到充电桩,享受不计次充电和停车的服务,一年只需交75 英镑的管理费。

    (4) 法国

    在法国,电力企业在城市建设了很多的充电站供电动汽车使用,同时电动汽车也可以在家中充电。截至 2008 年,全法国有1 万多辆各类电动汽车,200 座公共充电站,电动汽车示范应用集中在市政、邮政、公交、电力、环卫等公用事业部门。

    (5) 以色列

    2008 年1 月21 日,雷诺-日产汽车公司携手美国Project Better Place公司与以色列政府签署谅解备忘录,决定在未来三年内开展合作,共同推动纯电动汽车的市场应用。根据合作协议,以色列政府将负责制定针对消费者的税收优惠政策,雷诺汽车公司将负责电动汽车的供应,而Project Better已开始建设各自的电动汽车充电设施,主要以充电桩为主。

6、动力电池材料比拼:比亚迪锰vs特斯拉石墨烯

    在8月3日湖南韶山召开的由中科招商投资管理集团有限公司主办的中国新能源汽车产业三基工程会议上,比亚迪股份有限公司总裁王传福接受了媒体专访,他认为,比亚迪秦这款车市场预期远远超出了他们的预估,给产能带来很大压力;在新的电池技术上,比亚迪一直在进行新电池、新材料的研发。

在新能源车的产能上比亚迪是如何安排的,能不能适应市场的需要?比亚迪现在使用的是磷酸铁锂技术路线,下一步其它技术路线如何选择?

    王传福回答说,比亚迪现在正在遇到产能的瓶颈,因为对市场的预估有些小心谨慎,没有判断出比亚迪秦这款车市场如此的火爆,所以,现在的产能远远跟不上供应。

现在比亚迪秦已销售了6000余辆,现在每个月的产能是1000辆,但每个月的订单数量在3000至4000辆左右,超出了产能的3至4倍,这就出现了比亚迪秦市场供应的严重短缺。这也说明新能源车的市场拐点已经到来了。现在比亚迪也在积极布局,应对这样的市场状况,至少在明年早些时候能够解决市场供应的问题。

    说到电池材料技术路线问题,比亚迪现在是磷酸铁锂的方向,未来也会研究其它的技术。我们现在研究的就是在磷酸铁锂路线下的改进型,叫磷酸铁锰锂,就是在材料里面添加锰元素。这种电池的能量密度已经达到了三元材料的密度。另外,我们考虑电池的技术路线,也是从材料的矿物质多少出发的。三元材料中的钴是相对稀有的金属,地球上储藏量有限,这就造成有这个元素的电池价格会下不来。而我们选择的磷酸铁锰锂,这些元素在地球上很富有,不会存在枯竭的那一天,所以,我们从经济性上来考虑,就选择了这个路线。当然,随着电池技术的不断发展,我们也有可能选择其它技术路线。



石墨烯或成特斯拉电池理想候选材料

    特斯拉CEO马斯克在接受英国汽车杂志采访时表示,目前正在研究高性能电池,特斯拉汽车很快将能行驶805公里,相比目前增长近70%。特斯拉对电池技术的革新,将引发市场对提升锂电池能量密度材料的关注。石墨烯具有高导电性和良好的柔韧性,是柔性储能器件的理想候选材料之一。

    柔性屏、锂电池、超级电容是石墨烯短期最具吸引力的三个应用领域。(1)柔性屏将给消费电子领域带来革命性变化,手机与平板电脑实现完美统一;(2)石墨烯可用于锂电池的负极复合材料和导电添加剂,锂电池比容量可以从370mAh/g提升到540mAh/g,同时大幅提升电池充放电速度;(3)超级电容器的正负极换成石墨烯后(原为石墨),可大幅提高其比电容密度和额定电压,同时降低电容器的等效电阻。

    对于锂电池而言,电极材料是决定其能量密度的关键因素。目前锂电池负极材料的主要种类有天然石墨(59%),人造石墨(30%),中间相炭微球(8%)及其他类型(3%),石墨类负极材料仍然占据主流地位。由于现有技术限制,当前主流负极材料(如人造石墨、中间相碳微球等)并不能大幅提高锂电池能量密度,负极材料市场急需高效的新型材料。

    公开资料显示,近年来石墨烯等新型负极材料的研发与应用,开始受到业内的关注。石墨烯是一种新型材料,是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低,电子迁移的速度极快,表面积大和电性能良好,被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。

    研究证明,将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。石墨烯可阻止复合材料中纳米粒子的团聚,缓解充放电过程中的体积效应,延长材料的循环寿命。粒子在石墨烯表面的附着,可减少材料形成SEI膜过程中与电解质反应的能量损失。

    近年来,国内高校和研究机构进行了石墨烯材料的研究工作,企业也开始推进石墨烯负极材料的产业化进程。2011年11月,常州第六元素材料科技股份有限公司成立,将生产用于锂电池负极材料的石墨烯。2012年4月,大连丽昌新材料有限公司建成了全自动石墨烯负极材料生产线,年产能达300吨。机构预计,随着石墨烯技术的突飞猛进,石墨烯的特性将提升锂电池的能量密度,进而解决电动汽车的续航里程问题。

    动力锂电池材料路线之争 中日韩三元材料大战

    在尝试了市面上超过300种电池后,特斯拉才认定三元锂电池。

    特斯拉电池技术总监Kurt Kelty给出的理由是:能量密度更大且稳定性、一致性更好;可以有效降低电池系统的成本;尺寸小但可控性和安全性都不断提高。事实证明,Kurt Kelty的选择绝对正确。

在特斯拉从首款车型Roadster向目前最风靡的Model S“转型”的4年时间里,电池组成本已经下降了约44%,并且会继续下降。现在,MODEL S续航里程能够达到486公里,电池容量达到85kWh(1kwh=1度),采用8142个3.4AH(AH,安时数,是反映电池容量大小的指标之一)的松下18650型电池。工程师们将这些电池以砖、片形式逐一平均分配,最终组成一整个电池包,放置于车身底板。就在7日,特斯拉发布今年第一季度财报,首席执行官马斯克说,特斯拉与松下达成协议,将建造一座耗资约50亿美元的超级锂离子电池厂。当特斯拉MODEL S在高速公路上飞驰的时候,各方对三元锂电池的关注度也以几何级数飞增。

三元聚合物锂电池

    是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池,锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯,在笔记本电池领域广泛被使用。“用苹果和安卓(智能手机)的都是好孩子,因为每天必须按时回家……充电。”这个流传甚广的段子不仅调侃了当下人们对电子产品严重的依赖性,更有意思的是,它还折射了一种科技界的流行症——对电池容量小、充电次数频繁的焦虑。

    焦虑症蔓延的时候,特斯拉出现了,还带来一个救星:三元锂电池。

“旋风”突袭之前,有关电池以及充电问题的讨论被不断放大,篇幅远远超过特斯拉汽车的其他性能。但很快,当特斯拉最知名车型MODEL S采用三元锂电池(即以镍钴铝三元材料为正极材料的锂电池)的消息传出,整个电池业豁然开朗。

    大而化小。这款应用于电动汽车的技术,适时缓解了从智能手机到可穿戴设备,甚至充电宝等小型电子产品的“充电焦虑症”。锂电池,也正式迎来三元材料时代。

正极材料 锂电池之心

    我们的手机里、手表里、平板电脑里,锂电池无所不在。

这种在当代被广泛应用的产品,据考证灵感最早来源于爱迪生。他曾使金属锂和二氧化锰发生作用,产生放电反应。

    经过这么多年的技术发展和改进,今天,一颗合格锂电池的基本组成包括外壳、正极材料、负极材料、隔膜、电解液等。其中,正极材料对于锂电池的能量密度、安全性、循环寿命等起着决定性作用,占锂电池成本的40%,其技术发展也变得尤为关键。

    目前,主流的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。就能量密度、成本、安全性、热稳定性和循环寿命来看,上述主流正极材料的表现各有千秋,这也导致动力锂电池正极材料技术路线出现分化。

    但无论如何,对锂电池而言,钴金属是必不可少的材料。

    不过,金属钴一方面价格高昂,一方面存在毒性,无论技术领先的日韩企业还是国产电池厂商近年来都致力于电池“少钴化”。

    在这种趋势下,以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成的镍钴锰酸锂三元材料渐渐受到推崇。从化学性质角度出发,三元材料属于过度金属氧化物,电池的能量密度较高。尽管在三元材料中,钴的作用仍不可缺少,但质量分数通常控制在20%左右,成本显著下降。而且同时兼具钴酸锂和镍酸锂的优点。

随着近年来国内外厂商不断加码生产,以三元材料为正极材料的锂电池取代商用钴酸锂的趋势已十分明显。大到电动汽车,小到智能手机、可穿戴设备或者充电宝,这种新型技术都完全适用。

特斯拉大手笔 三元材料迎高峰在特斯拉之前,各界对三元材料知之甚少。直到特斯拉宣布在其风靡全球的高端跑车MODEL S车型上采用三元材料作为电池正极材料,这一技术才渐渐被广泛认可。如今俨然已是未来动力电池的发展方向。

    公开资料显示,特斯拉MODEL S续航里程能够达到486公里,电池容量达到85kWh,采用了8142个3.4AH的松下18650型电池。工程师将这些电池以砖、片的形式逐一平均分配最终组成一整个电池包,电池包位于车身底板。

    任何事物都有两面性。尽管镍钴铝能量密度高,但由于镍钴铝的高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH 值过高易使单体胀气,进而引发危险。

最终,特斯拉通过有效的电力管理系统解决了三元锂电池的安全性问题,并使单位成本却远低于其他电动车型,大约为416美元/kWh。

    特斯拉7日称,该公司已与日本松下公司签署共建超级电池厂的意向书,这项工程可望下月动工。

特斯拉今年2月宣布,为适应量产电动车的需求,将建造一座耗资约50亿美元的超级锂离子电池厂,预计将满足特斯拉年产50万辆电动车的需求,电池组每千瓦时的成本将降低逾30%。

特斯拉7日发布今年第一季度财报,首席执行官马斯克表示,特斯拉与松下就共建超级电池厂签署了意向书,双方已组建电池生产的研发团队。

    松下目前是特斯拉的主要电池供货商。根据双方2011年签署的协议,松下在4年内为特斯拉提供6.4亿块汽车级锂离子电池。这一供货量后来又增加到18亿块。

    关于电池厂的最终选址,特斯拉尚未敲定,备选地包括亚利桑那、内华达、新墨西哥、得克萨斯以及加利福尼亚等5个州。马斯克表示,为最大限度减少延期风险,特斯拉将在至少两个地点建电池厂。

特斯拉在最新财报中说,全球市场对Models全电动汽车的需求增长较快,公司今年将交付3.5万辆。目前特斯拉的生产能力是每周近700辆,今年年底有望增至每周1000辆。

    松下曾在2010年向特斯拉投资3000万美元,成为其股东之一。并且于2011年达成战略协议,将负责特斯拉今后5年全部车辆的电池供应。

    电池行业人士告诉记者,鉴于特斯拉和松下在三元材料电池方面的合作,再加上特斯拉建设超级电池厂这一大手笔。未来,三元材料电池将进入一个全新的发展高峰。

    值得注意的是,除了特斯拉MODEL S,有消息称雪佛兰Volt 沃蓝达汽车采用的是LG化学提供的三元正极材料电池。电池保质期达到8年,行程可达16万公里左右。2011年,雪佛兰Volt 沃蓝达从位于上海金桥的通用汽车中国总部出发,途经多种路况,完成了约248公里省道的不间断行驶,也在一定程度上证明了这种电池高效的性能。

    “虽然国内电动车厂商(比如比亚迪)主流观点仍是坚持采用磷酸铁锂(材料制造商如天津斯特兰科技)电池,但也有部分电池厂商明显踏上了追随日韩企业的步伐,把重点对准了三元材料。”有研究人士说。

可以预见,未来随着电动汽车的普及,三元材料的需求量必将进一步上升。而且,三元材料还将在复合电池材料中占据一席之地,以更好地平衡成本和性能。

    日韩技术领先 国内企业忙追赶

从全球范围来看,各方对三元材料的研发生产都在不断推进。在这个过程中,材料性能大幅提升,应用领域也一再拓展。

    2009年8月,美国总统奥巴马宣布用24亿美元支持企业发展“下一代”电池和电动车计划,三元材料电池生产企业被纳入补贴范围。

2012年2月,我国工信部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中,提出到2015年将新增正极材料产能4.5万吨/年,将组织开发包含高效率、大容量、长寿命、安全性能能的镍钴锰三元系电池正极材料。

不过截至目前,高端三元材料生产技术主要集中在日韩企业中。一些知名电池厂商从2010年就开始全面使用三元材料。

    有资料称,日本的三元材料电池性能甚至已接近于钴酸锂电池。能得到特斯拉的青睐,也证明了日本厂商提供的三元材料具备高品质。从供应角度来看,日亚化学、韩国L&F、比利时UMICORE这三家公司是全球锂电池正极材料主要供应商,2012年上述3家企业市场份额合计为36%。国内三元材料生产从2005年左右起步,截至目前也已出现了10家左右规模企业,其中不乏上市公司。不少企业长期与日韩电池企业保持上下游合作关系,也有企业获得美国3M公司授权代工,总体而言,这些企业在三元材料技术制造和应用领域方面仍面临较大的局限,几乎没有产品面向动力电池领域,难与日韩企业正面对抗。

    最近一则新闻显示,中国企业终于也开始涉足动力电池领域。再生资源龙头企业格林美近日公告称,该公司控股子公司江苏凯力克钴业股份有限公司以现金5298.2万元收购清美化学株式会社、长濑产业株式会社、上海信铭国际贸易有限公司合计持有的清美通达锂能59%的股权。

    而清美通达锂能研发的重点方向就包括三元正极材料。而公司高管不久前曾透露,镍钴锰三元电池材料项目已在进行中,并且看好三元材料在新能源汽车领域的应用。

来源: OFweek电子工程网

7、锂离子电池之痛:铅酸电池仍成主流?

    铅酸电池市场供求与变动分析锂电何时全面取代?

    市场供求状况及其变动原因

    随着国家相关产业的拉动和国外电池生产厂商在华投资增多,2005-2009年中国铅酸电池行业平均增长速度达到30%;中国目前是全球最大的铅酸蓄电池生产国和最大的铅酸蓄电池消耗国,2009年行业总产量1.2亿KVAh,占全世界铅酸蓄电池总产值约1/3;2009年中国铅酸蓄电池直接出口额12亿美元,中国成为世界上最大的铅酸蓄电池出口国,但由于受到金融危机的影响,铅酸蓄电池出口量同比减少40%左右。根据工信部统计,2010年铅酸蓄电池产量达到14,416.60万KVAh,同比增长17.3%,出口额也开始大幅回升。根据Wind资讯统计数据,2011年全国铅酸蓄电池产量为14,229.73万KVAh,同比下降1.3%;2012年,我国铅酸蓄电池累计产量17,486.22万KVAh,同比增长22.9%;2013年,我国铅酸蓄电池累计产量为20,502.74万KVAh,同比增长17.3%。



    由于铅酸蓄电池与其它二次电源相比具有技术成熟、安全性高、循环再生利用率高、适用温带宽、电压稳定、组合一致性好及价格低廉等优势,因此,在“十二五”期间铅酸蓄电池在二次电源市场上仍然是处于主导地位。根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,2015年国内蓄电池市场的容量为1,500~1,600亿元人民币,国际蓄电池市场占有量为220~250亿元人民币,行业总产值为1,700~1,800亿元人民币。根据中国化学与物理电源协会编制的《中国化学与物理电源(电池)行业“十二五”发展规划》,2009年铅酸蓄电池销售收入760亿元,预计“十二五”期间铅酸蓄电池将保持15%的增速,2015年销售收入将达到1,760亿元。

    “十二五”期间铅酸蓄电池市场需求的增长主要得益于下游产业的快速发展,而目前锂离子动力电池受制于正极材料的发展尚未能得到快速发展。汽车、电动自行车、手机、数码产品、笔记本计算机、玩具与电动工具等电池产品传统市场将继续快速增长,3G/4G网络建设加快,泛在网、物联网逐步进入商用,智能电网建设、三网融合的实施,太阳能、风能以及电动汽车等新能源产业的发展将给铅酸蓄电池产业带来巨大的市场需求。

    (1)UPS电源需求

    UPS电源是UninterruptablePowerSupply的英文缩写,即不间断电源,作为一种具有储能装置的电子交流变换系统,其基本功能是在市电中断供电时,能不间断供电,始终向负载提供高质量的交流电源,达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、电噪音、补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。

    UPS电源系统按其应用领域可分为:信息设备用UPS电源系统和工业动力用UPS电源系统二个大类别。信息设备用UPS电源系统主要应用于:信息产业、IT行业、交通、金融行业、航空航天工业等计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的安全保护问题,其作为计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的重要外设,在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量,防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等方面是非常重要的。

    工业动力用UPS电源系统主要应用于:工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域。作为所有电力自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备,它的质量直接关系到电网的安全运行,是发电设备和输变电设备的“心脏”。

    发行人所生产的阀控式密封铅酸蓄电池产品作为UPS电源系统储能装置中的二次电池,是UPS电源系统的重要部件。目前发行人是施耐德电气(SCHNEIDERELECTRIC)、INFORM、SUNLIGHT、艾默生(EMERSON)

    等世界级UPS电源厂商和国内处于领先地位的科华科盛、科士达、易事特等UPS电源厂商的重要铅酸蓄电池供应商。

    根据中国电子商会电源专业委员会《2009中国UPS电源行业研究与市场调查报告》,未来中国的基础建设以及通信行业的持续良好发展,会极大地刺激交通(轨道交通、公路交通、航运交通)行业、电力(输变电、发电)行业、能源(石油、石化、太阳能、风能)行业、通信(运营商、制造商)等几大重点行业对UPS电源的需求发展,预计未来三年UPS电源行业总体保持15%以上的增速。

    根据中国电源学会、ICTresearch咨询公司《2011年中国电源行业发展报告》,2011年UPS电源的产值达到71亿元,预计未来UPS电源产值将持续增长,2016年将达到121亿元。

    UPS电源行业的发展,将导致铅酸蓄电池市场需求的增长。UPS电源行业发展是铅酸蓄电池产品部分重要市场需求的推动力,铅酸蓄电池产品市场需求的重要直接推动力是汽车工业的发展、通信行业的发展、电力行业的发展、电动自行车行业的发展、电动汽车的发展以及太阳能风能行业的发展。

    (2)通信电力用铅酸蓄电池

    铅酸蓄电池在通信行业主要用在移动基站的备用电源,在电力行业主要用在发电厂、变电所的控制保护和动力直流供电系统的备用电源和储能电源,其产品类别是阀控式密封免维护固定型铅酸蓄电池。因此,通信电力用铅酸蓄电池的市场需求与通信电力行业的投资规模密不可分。

    从全球范围来看,金融危机导致电信设备投资在2009年大幅下降近9%,这一下滑趋势在2010年伴随着市场形势的好转已经得到初步遏制。2010年全球电信设备投资实现8,020亿美元,与2009年基本持平。LTE和宽带网络建设是未来电信设备投资增加的主要原因。

    “十二五”期间我国信息技术相关投资总计将达2.1万亿,平均每年4,000亿。投资范围涵盖3G网络和LTE,宽带升级和FTTx建设、三网融合、物联网应用和移动互联网。其中,通信相关产业投资预计在3,000亿左右,其中无线网络投资(3G/4G)将基本持平,或小幅增长。宽带建设投资增长最为确定,预计每年增速在20%以上。因此,国内通信业对阀控式密封铅酸蓄电池需求将稳定增长。

    中国电力企业联合会发布的《中国电力工业“十二五”规划研究报告》,2015年对电力规划的建议目标是:全国发电装机容量达到14.37亿千瓦左右,年均增长8.5%。全国110千伏及以上线路达到133万公里,变电容量56亿千伏安;对2020年提出的建议目标是:全国发电装机容量达到18.85亿千瓦左右,年均增长    

5.6%;全国110千伏及以上线路达到176万公里,变电容量79亿千伏安。根据国家电网公司的规划,“十二五”期间,国家电网将投资5,000亿元,建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。电力行业的发展,必然会导致对铅酸蓄电池产品需求的增长。

    根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,2009年中国电信电力市场的需求量为180亿人民币,随着电信3G、4G系统的发展以及发电、电网建设的发展,今后5年将在现有市场基础上增加150万~300万KVAh的市场规模,约30亿元以上。预计到2015年中国将要形成210亿的固定型阀控密封蓄电池的市场需求。

    (3)电动自行车动力电池需求

    全球电动自行车市场发展迅速,在发达国家,电动自行车被认为是在休闲时间使用的交通工具或作为健身工具。根据中国电池工业协会发布的信息,我国1998年至2010年13年间电动自行车行业快速发展,平均增速达到68%,特别是2005年以来,产业规模迅速扩大。2010年全国电动自行车产量达到2954万辆,再创历史新高;从出口方面来看,2010年电动自行车出口从金融危机中迅速恢复,达到58万辆,同比增长44.6%,日本、西欧、北美是主要出口市场。据中国自行车协会统计,2011年全国电动自行车产量为3,096万辆,同比增长4.8%;2012年电动自行车产量为3,505万辆,同比增长13%。经历了四部委联合整顿并受到铅酸蓄电池行业环保整治波及的电动自行车行业已进入了增速放缓、发展稳定的时期。

    2009年中国电动自行车的市场保有量为1.2亿辆,而且以每年30%的速度增长。作为绿色能源产业中的一支,中国电动自行车产业已经连续保持了10多年的高速增长,特别是2011年以来,年产销量都超过3000万辆,2012年更是达到了3505万辆,目前中国电动自行车社会保有量已经达到1.62亿辆以上。从能耗角度看,电动自行车只有摩托车的八分之一、小轿车的十二分之一。从占有空间看,一辆电动自行车占有的空间只有一般私家车的二十分之一,成为非常有效的节能交通工具。

    根据统计,铅酸电池配套的电动自行车占全行业总量的97.5%,这反映了铅酸电池作为动力电池应用在电动自行车上成功经受住了市场的考验,推动了电动自行车市场的不断扩大。虽然铅酸蓄电池本身存在产品使用寿命、电池回收处理和产品结构优化等问题,但从电动自行车产业的发展来看,短时期内还没有一种动力电池可以完全替代铅酸电池。

    由于技术的限制,电动自行车蓄电池每一年半就会被替换一次,这意味着电动自行车蓄电池的消费不仅产生于电动自行车生产阶段,电动自行车使用寿命中的不断更换也产生巨大需求。根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,随着乡镇农村电动自行车的普及,未来的5年内中国的电动自行车仍然有很大的发展空间,预计到2015年中国将要形成600亿人民币的电动自行车蓄电池市场需求,其中配套蓄电池120亿,替换蓄电池市场480亿。

    (4)风能、太阳能储能电池风力发电和太阳能光伏

    国内市场有可能快速启动,《可再生能源“十二五”规划》将风电作为可再生能源的重要新生力量,将太阳能作为后续潜力最大的可再生能源产业。国家能源局《新兴能源产业发展规划》提出,到2015年太阳能发电装机将达到500万千瓦,到2020年太阳能发电装机达到2000万千瓦;到2020年中国风电装机容量达到1.5亿千瓦,未来10年内年均风电新增装机容量为1,100万千瓦。

    风力和太阳能光伏发电系统都需要储能电池,这是由于这两种发电方式受大自然条件变化的影响而具有间歇性和随机性的特点,出力波动范围通常较大,速度也较快,在没有储能设备的支持下,无法像其他常规电源那样对其出力进行安排和控制。因此,一旦再生能源大规模走向应用,经济有效、简便操作的储能电池就变得迫在眉睫。

    小型风能和太阳能发电系统普遍采用铅酸蓄电池作为储能电池。目前风力发电机组已由千瓦级发展到兆瓦级,这就要求储能系统必须大型化。同时,由于发电系统地理位置的限制,储能系统必须安全可靠、使用方便、价格便宜、充电效率高、使用寿命长并且有充分的抗恶劣天气和使用条件的能力。而阀控式密封铅酸蓄电池由于其稳定的性能特点和较低的成本(尤其是作为大型储能电源,其价格和运行费用往往是能够普及推广应用的关键因素),被世界各国的风能和太阳能发电系统储能装置所广泛使用。近年来,随着胶体电池技术的不断完善和成熟,胶体电池以其更为优异的性能特点被风能和太阳能储能电池所青睐。

    “十二五”期间我国将投入数以万亿元的资金规模建设再生能源,在发达国家的太阳能和风能储能电池中铅酸蓄电池占了98%的市场。2015年中国将成世界风能、太阳能发电的前沿国家,从2010年开始,太阳能路灯、用户太阳能风能系统将应用,预计到2015年中国将形成100亿的储能用蓄电池的市场需求。

    (5)汽车动力电池需求

    我国《汽车产业调整和振兴规划》提出了电动汽车产销形成规模的重大战略目标,即通过改造现有生产能力,于2011年形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右。工业和信息化部“新能源汽车及节能汽车产业发展计划”确定发展以电动汽车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)为核心的新能源汽车产业,明确在2020年之前实施千亿元投资进行扶持,到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上,2020年实现普及500万辆新能源汽车。

    而铅酸蓄电池在微型、轻度混合电动汽车的运用技术已经非常成熟,根据ALABC最近的研究报告,铅酸蓄电池作为车载动力电池仍然具有较强的竞争力,与Ni-MH和Li-ion电池相比具有价格便宜、安全性高、制造基础好等优点。1881年GustaveTrouve制造出世界上第一辆电动三轮车时,使用的就是铅酸蓄电池,目前国内外已有商业化的电动汽车(EV)和低混合的HEV很多仍采用先进密封铅酸蓄电池。

    根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,到2011年新能源汽车要形成50万辆的产能,其中纯铅酸蓄电池动力源电动汽车占据到60%以上的份额,中低速电动汽车将基本采用铅酸蓄电池。预计到2015年中国将形成60亿的动力蓄电池市场需求。

    (6)汽车起动用铅酸蓄电池

    汽车起动用蓄电池是铅酸蓄电池最主要用途,约占铅酸蓄电池需求量的40%。

虽然镍氢电池和锂离子电池等新型电池发展很快,但由于价格等原因在可预见的将来还不可能替代铅酸蓄电池在汽车启动电池中的地位。起动用铅酸蓄电池使用寿命一般为2年左右,其需求量与汽车的销售量和保有量密切相关。汽车用铅酸电池年产量的三分之二用于更新替换,三分之一用于配套汽车生产。

“十二五”期间,汽车产业仍将保持较高的发展速度,预计汽车产量年平均增长速度为15%,由于中国汽车巨大的潜在需求,用于配套的铅酸蓄电池市场空间很大。

“十二五”期间是中国汽车工业发展的高峰时期,预计到2015年中国将要形成450亿的汽车蓄电池市场需求。

发行人目前不从事汽车启动用铅酸蓄电池的生产和销售,主要从事工业用固定型阀控式密封铅酸蓄电池的生产和销售。

锂电池代替铅酸蓄电池仍需长久过渡期

严重的雾霾天饱受诟病。机动车尾气的排放是形成雾霾的重要原因之一,政府也呼吁选择环保的交通出行方式。电动自行车出行可以说是其中一种绿色出行方式,但是由于种种不利因素,导致了这种出行方式推广受阻。

无污染的锂电池造价高

记者了解到,国内生产的电动车,90%以上配备的是铅酸蓄电池。各种研究表明,新兴锂电池比传统铅酸电池更环保。

按照分类,铅酸电池业属于有色金属下游产业中污染最严重的行业之一,其强污染力和不可降解的特性一直以来饱受诟病。在生产后期所排放的废酸、废碱、废水对水源的污染也极大。比较而言,锂电池在环保上则拥有天然的优势,因其原材料中不含有污染性重金属,生产过程也不产生污染物。

有专家曾做了这样的实验,将一块废旧的铅酸电池和锂电池分别置入两个装有小白鼠的密闭容器中,并采用低温均匀加热的方式,让密闭容器中的空气加速流通。结果显示,与铅酸电池同在一个密闭容器中的小白鼠,还不到半个小时,生命特征明显减弱,在47分33秒时,小白鼠已经完全死亡,而与锂电池同在一个密闭容器中的小白鼠,则与刚开始试验时毫无分别。废旧的铅酸电池散发出的有害物质是小白鼠的致死原因。

纵使锂电池在环保性能上有着先天的优势,锂电电动车销售量却远不及铅酸电池电动车,对此,业内人士表示,由于成本的原因,在近十年内铅酸电池依然将是市场主流,锂电池对铅酸电池的替代必然需要一个长久的过渡时期。

此外,此专家还表示:目前,锂电池与铅酸电池一样,属不可降解的物质,因此,即使是对环保基本没有危害的废旧锂电池,市民们也应将其丢弃到指定的废旧电池回收站,由相关部门统一处理。

回收难致使电动车推广遇阻

在采访中,一位电动车经销商这样说,电动车出行本身是一件利于环保的好事,但目前,电动车电池的处理问题,还没有成文的规定,很多市民的电动车电池损坏,不知道如何处理,只能当成垃圾扔出去,但最终去向何方不为人知,这是一个极大的隐患。

事实上,废铅酸电池流入到了非法回收和处理环节,这是导致铅污染的根源之一。而随着近年来蓄电池产业的发展,相关回收业也呈现出较好利润前景,相关政策的滞后,致使铅酸蓄电池回收产业发展失序。

目前国内铅酸蓄电池回收管理存在最大的挑战就是,对整个系统中的生产者、销售者、使用者、回收者的责任没有规范性要求,正规体系很难建立。另外,具有危险废物综合经营许可证的单位才可以从事废铅酸蓄电池收集、贮存和处置等经营活动。由于申请的门槛高,很多企业或个人难以达到要求。据了解,目前国内拥有专业回收废铅酸蓄电池资质的企业不超过5家。

如果能建立起一个完善的废铅酸蓄电池的回收体系,这样就为推广电动车出行解决了后顾之忧。对此,有专家提出这样的建议,多建一些便民充电站,并在每个公交站牌上标出最近的充电站地址;专门开设电动车道,在大型活动区域开辟电动车停车场地,并设立专人看管;建立完善的废旧电池处理流程并透明化,为激发市民环保积极性,可派专人上门回收废旧电池,甚至可以有偿回收。


来源:OFweek 锂电网


8、2014年第一季度全国锂离子电池行业同比增长13.75%

    根据国家统计局公布的最新数据,2014年第一季度,全国锂离子电池行业累计完成产量11.93亿只(自然只),同比增长13.75%。



2014年全国锂离子电池行业月度产量及同比

    记者从工信部电子信息司获悉,2013年,我国锂离子电池总产量达337亿瓦时,同比增长14%;销售收入超过650亿元,同比增长5%。其中,动力型锂离子电池市场增长30%,销售收入达40亿元。

此外,根据中国汽车工业协会不 完全统计,2014年一季度我国新能源汽车生产6651辆,比上年同期增长1.2倍,其中:纯电动汽车4024辆、插电式混合动力2627辆。销售新能源汽车6853辆,比上年同期增长1.2倍,其中:纯电动汽车4095辆、插电式混合动力2758辆。产销均比上年同期有较快增长。

应用现状:在新能源电动车方面需要可靠的电池管理系统(BMS)技术保驾护航

    据了解,锂离子电池近年来在新能源电动车方面愈发被重视,市场占有率节节升高。但是记者调查发现,目前我国在锂离子电池核心生产技术方面依然落后于日本和韩国许多。近日,记者在国内某论坛上与多位锂电池行业的人士交流发现,目前我国在锂离子电池的材料、配方、生产设备、工艺技术等方面尚有更多的进步空间,这四个方面也是决定锂电池最终 性能的主要因素。

    就锂离子电池的单体来讲,现有工艺技术已经基本解决了安全和寿命问题。但是一旦涉及到电池成组,就会暴露出现有锂电池生产工艺技术的短板。“这就是锂电池的一致性问题。”国内某著名客 车生产企业的技术负责人告诉记者,“即使是同一家锂电池厂商采用相同的材料、配方、工艺,其同一批次的单体电池也会存在性能方面的差异,有时候不同批次的 产品差异还要明显一些。把这些原本在性能方面就有差别的电池成组后,电池包的性能和寿命就会受到影响。”

    “电池组(包)的整体性能取决于单体电池。”该负责人表示:“一致性问题是目前国内锂电池行业急迫攻克的技术。这也是目前制约国内新能源车发展的核心技术。就拿我们公司生产的纯电动大巴来说,为了确保车辆整体的安全性、稳定性、行驶里程等,动力电池组必须受到高效率管控,都装配有电池管理系统,也就是BMS。不要小看BMS,这是非常关键的技术。可以说目前国内所有采用锂离子动力电池的新能源电动汽车,都离不开BMS。”

    根据百度百科的资料,电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,BMS)是电池与用户之间的纽带,其主要作用是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

    记者联系到国内电池管理系统 (BMS)行业的领军企业——深圳市科列技术有限公司,该公司副总经理仝瑞军先生在电话中告诉记者,动力电池技术是电动汽车的核心技术,而电池管理系统 (BMS)技术又是动力电池组的关键,可以说BMS是新能源电动汽车的核心关键技术。“咱们国家的锂电池生产技术与前几年相比已经有了很大的提升,电池组 的整体性能也在不断地进步。但是PACK后的整个电池包在工作一定时间后,由于其电芯本身的不一致性、工作温度的不一致性等因素的影响,最后会表现出很大 的差异,严重影响电池组的寿命和系统的使用,最终会影响到车辆。”

    仝瑞军告诉记者,科列公司是国内锂电主动均衡技术的倡导者和领导者,其研发带有“主动均衡、无线传输”核心技术功能的BMS产品能够显著解决锂离子动力电池组不一致性等问题,其“高压管理”技术达到国内绝缘监测等级最高,高达1000V的母线漏电监测,确保人身安全。仝瑞军还表示,科列的BMS产品能实时监控电池状态,然后通过“无线传输”功能,把车辆的运行状态反馈给后方管理团队,使得车辆的运营和维护工作变得非常方便、快捷。

科列BMS:让动力电池应用更简单

    科列公司市场总监黄琼烜告诉记者,目前全国多个地方在运行的新能源电动公交车辆都装配了科列的BMS。“我们曾经成功服务了2011年深圳大学生运动会的新能源车辆。除了深圳之外,我 们还服务了厦门、武汉、昆明、沈阳等多个城市新能源电动公交车辆。目前国内从事新能源电动车辆的客车生产企业和轿车企业,许多都是科列BMS的用户。”

黄琼烜告诉记者,。我们的企业使命是‘为客户提供全球领先的动力锂电池BMS解决方案,提升动力锂电池的续航和使用寿命’,我们的愿景是‘让动力锂电池应用更简单’。”


来源:第一电动网


9、中聚电池入股电动车SEV生变数 因第三方反对

    据香港东方日报报道,中聚电池上周与全球最大全电动车商之一Smith Electric Vehicles Corp(下称SEV)订立入股及合作协议,中聚电池打算斥资3000万美元(约2.34亿港元)认购SEV日后拟合并上市的公司;但随着SEV20日遭人入禀高院控告,上述交易可能出现变量。

控告SEV的是BVI公司Key Mission Ltd。(下称原诉),原诉称在去年六月与SEV订立了合营协议,原诉现要求法院禁止SEV与中聚电池、事安集团(1.14, 0.09, 8.57%, 实时行情)(00378)等投资者及客户进一步接洽,原诉指中聚电池与事安集团均由原诉介绍给SEV的。



原诉又要求声明,其与SEV之上述合营协议仍然有效,SEV不可把某些项目纳入SEV拟合并及在美国纳斯达克[微博]的上市计划。据中聚电池上周之公布,SEV拟与一家场外交易议价板公司合并,再寻求在纽交所或纳斯达克上市;而中聚电池则打算以3,000万美元认购该拟上市公司的股份,并协议分别以200万美元及1,000万美元认购SEV的票据及优先股;另中聚电池又同意向SEV供应电池及电动汽车配件。

来源: 和讯股票


10、电动汽车频繁充电会降低电池的效率吗?

    每天在手边使用的智能手机已经证明,频繁充电并不会降低电池的效率及寿命。

    美国太空总署曾针对如何延长电池寿命进行专项研究。研究的结果显示,电池充电越满、损耗也会越大。如果能使锂电池的电量保持在中间状态,电池的寿命将会更长。这意味着,既不要将锂电池充电到100%,也不要将锂电池的电量耗尽,充电与放电的间隔越小越好。

    如果电池组中的某一个电池单元的容量低于其它单元,经过多次充、放电后,这个电池单元将最终进入深度放电状态,甚至可能导致整个电池组故障。为了避免这样的情况发生,成熟的电动汽车内部会设置检测装置,监视每个电池单元的工作状态;有的还会设置放电装置,平衡电池单元的充电状态。

充满电池要多久?

    不同的车型、使用不同的充电装备,充满电池的时间差异很大。

通常情况下,如果使用厂家规定的充电桩或充电墙盒,六至八小时内即可实现完全充满电池。但如果使用普通家用电源,充满电池的时间可能长达十几个小时。这也是制约电动汽车进行城际旅行的主要原因。

炎热天气续航里程更长吗?

    天气炎热或许会使电池的氧化还原反应更加活跃,但车辆续航里程减少的可能性更大。在炎热天气下,多数驾驶者及成员会使用车载空调系统,这显然会增加耗电量。此外,当车辆在高温环境下工作时,车载电池的发热量较大,同样需要冷却液循环,帮助电池控制工作温度。

寒冷天气它会很快没电吗?

    与相机、手机使用的电池不同,电动汽车装备的电池是工业级产品,设计、制造时即已考虑严苛气候环境下的工作性能。锂离子电池在低温下使用,电池的效率会明显降低,但成熟的电动汽车制造商已为电池装备“空调”——天气寒冷时,驾驶者可以享受加热座椅,电池也可以享受“电热毯”。

停车后电池会被偷吗?

    与汽油车不同,电动汽车的电池多会固定于车辆的底盘部分,拆卸需要专业设备及工具。电动汽车的电池形式特殊,且无常规的正负极桩头,盗窃后变卖不易、使用无门,盗之也就无趣了。

电动汽车能装外接设备吗?

    电动汽车当然可以外接用电设备,随车携带的点烟器、播放歌曲的闪存和SD卡以及近来颇受青睐的行车安全记录仪。但电动汽车的用电管理较汽油车更加严格,当用电设备的电流超过安全阈值、车辆自身的剩余电量较低时,车载电脑会毫不留情地切断外接设备供电。

充电时线缆会被偷吗?

    这真是件拼人品的事情。在现阶段,购买电动汽车的人多会拥有固定车位,其中一些人还会拥有位于地库的固定车位,能够接近电动汽车的不过是邻居与工作人员。在这样的条件下,仍然丢失充电线缆,或许该检查其他原因。

快充和快换哪个好?

    从现在的结果看,“充电”已明显胜出。大多数汽车企业近年发布的电动汽车均已采用充电技术。这似在暗示,“换电”已经成为过去式。

    杭州等几个城市曾销售可以更换动力电池的电动汽车,“换电”的优势曾经非常明显。更换电池可以大幅缩短充电的等待时间——当仪表显示车辆电量不足,直接开到附近的换电站;如果车辆不多,三五分钟就能完成换电,电动汽车又可以“满血”上路。但是,基础设施建设在直接制约“换电”的发展——大中型城市的土地资源本就稀缺。建设大型换电站不但需要中心城区的多处土地,还要尽量远离民居。

倒车时,电池在充电吗?

    车辆移动必然需要做功,电动汽车仍然是在耗电。如果换成汽油车,似乎更容易解释,无论正向行驶还是倒向行驶,都需要内燃机输出动力。

来源:北京青年报

11、磷酸铁锂电池是电动汽车电池的发展方向

    电动汽车的心脏—电池

    为什么说电池是电动汽车的心脏?这要先从电动汽车的历史说起。一说起电动新能源车,很容易将其归纳为一个全 新的技术以及事物。其实,电动车的历史远比想象的早,甚至早于燃油汽车。美国人托马斯·达文波特于1834年制造出第一辆直流电机驱动的电动车;1838 年苏格兰人罗伯特·戴维森发明了电驱动的火车;时至今日依然使用的有轨电车是1840年在英国出现的专利。世界上第一辆电动汽车于1881年诞生,发明人 为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫,这是一辆用铅酸电池为动力的三轮车。之后就出现了以铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等燃料电池作为电力。

    可以看到,虽然电动汽车早于燃油车发展,并在早期取得了一定的规模,但在近代,由于燃油汽车的大力发展,使电动汽车在竞争中受挫。但真正的问题是,过去以铅酸电池为主的电动车,受制于铅酸电池的密度、寿命、功率等多方面限制,一直没有办法在动力源,也就是电池方面取得突破,以至于使电动汽车发展陷入停滞。

锂电池的分类及优缺点

    这一问题直到锂电池的出现且经20年大力发展才得以逐步改善解决。

锂电池通常分两大类:

    锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

    锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

    虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于 具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。

    通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池(三元镍钴锰).

以上各类电池都有优缺点,大致归纳为:

    磷酸铁锂:

    优点:寿命长、充放电倍率大、安全性好、高温性好、元素无害、成本低。

    缺点:能量密度低、振实密度低(体积密度).

    三元锂:

    优点:能量密度高、振实密度高。

    缺点:安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差、元素有毒(三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高,高温后释放氧气极容易燃烧).

    锰酸锂:

    优点:振实密度高、成本低。

    缺点:耐高温性差,锰酸锂长时间使用后温度急剧升高,电池寿命衰减严重(比如日产电动车LEAF).

    钴酸锂:

    通常用于3C产品,安全性极差,不适合做动力电池。

    理论上,我们需要的电池应该是能量密度高、体积密度高、安全性好、耐高温低温、循环寿命长、无毒无害、可大功率充放电,聚所有优点为一体而且低成本。但目前并不存在这样的电池,那么在不同种类电池的优缺点中就需要取舍。而且,不同的电动车对电池的需求点也是不同的,因此只有立足于长远地对电动汽车作出判断,才能有利于我们正确地判断电池路线的选择。

    磷酸铁锂电池的优越性

    目前家用车需要长续航的双模混合动力,以及公交市场的大续航纯电汽车。那么这样的车需要什么样的电池?

一、安全

    首先安全是汽车必备的前提。汽车不同于手机和电脑,汽车在高速行驶中有可能遇到众多不可预知因素,比如车祸造成的电池挤压和撞击。而任何一个不利的因素,都有可能造车车毁人亡。我们可以看到一些老年代步车使用劣质的铅酸电池,完全没有安全保障,电池自燃、受撞击燃烧的案例比比皆是。再比如特斯拉近一年的连续着火事件,虽然得利于特斯拉的安全设计并没有出现人员伤亡。但同时也要看到,这几次事件都是非常轻微的碰撞事故,碰撞本身对车和人并无伤害,而电池却着火了,那么如果是更严重的事故呢?

二、高倍率放电寿命

    普通汽车使用寿命长达数十年,一辆电动汽车的电池,10年 至少需要3000次的循环寿命。电池作为比较贵的部件,寿命能否与车等同是非常重要的,既要保证车辆的性能又要保证车主的利益,这样才能利于市场的推动。 目前世界各车企的电动汽车,只有去年上市的比亚迪“秦”做到了电芯终生质保。

电池的寿命也就是循环寿命,并非简单的 电池参数给出的数字。电池的循环寿命和电池的循环状态是息息相关的,比如放电倍率、充电倍率、温度等。通常电池实验室数据得出的循环寿命,是以0.3C恒 定的充放电倍率,在20度恒定最佳温度下得到的。但是在实际用车过程中,倍率和温度都是非恒定的。这也就是为什么通常无论是笔记本、手机,还是电瓶车的电 池,实际使用中的寿命都远远不如厂商给出的数据的原因。而中小里程纯电以及长续航双模混合动力车,因为所带的电池比较少,对其放电的要求就会更高,对寿命 的影响就会更大。

    比如A123的磷酸铁锂电池,通常循环寿命可以到3000次以上。但是,A123的磷酸铁锂航模电池,以10C的充电倍率、5C的放电倍率使用,实验室中的寿命缩短到只有600次,而真正实际使用中只有400次左右,可见放电倍率对寿命的影响。

    再以比亚迪“秦”为例,只有13KWH的电池驱动峰值功率110KW的电机。可以计算出,当“秦”满电时其最大放电倍率高达8.4C。尤其是当“秦”只有50%电量时,其最大放电倍率可以达到18C。如果电量再低放电倍率将超过25C,这会极大地缩短电池的寿命。

再看P85度电的特斯拉,最大功率310KW的电机,看起来很庞大,其实电池放电倍率不过4C。在只有30%的电量时,最大放电倍率也不过10C。而且特斯拉的大容量电池,在极大程度上避免电池处于大功率的放电之中。

    通过简单的对比,就可以看出比亚迪电池的高倍率放电寿命的优越性。

三、温度适应性

    极寒对电池的影响,主要表现在充放电倍率低和电容量减少;极热对电池的影响,主要表现为寿命减低、高温安全性以及充放电能力下降。

    极寒对于电池的影响相对较轻,因为一般锂电池都可以在零下20度以下使用,而且在电池的放电过程中本身就会产生热量,但能耗的增加以及电量的减少不可避免。

    极寒对纯电车的影响和对双模混合动力车又不一样。纯电动车因为没有其他动力来源,在极寒情况下要达到合适的温度,必须依靠电池放电加热,那么对于能耗以及续航里程就会有很大影响。特斯拉在冬天无论是百公里能耗以及续航里程都和平时有显著不同。

    对于双模混合动力影响就较弱。因为混动有发动机作为备用提供能量。比如去年11月份比亚迪在包头举行的“秦”推广活动,当时夜间气温在零下15至20 度,在早晨极寒的情况下启动车辆,系统会自动切换到HEV模式,发动机带动空调,迅速提高车内温度,当温度提高以后再切换回EV模式。

    极热对纯电和混动影响都很大,比如电池本身大功率放电温度就会升高。以普通锂离子电池为例,20C的放电,电池的温度可以提升到接近50度。这么高的温度,不仅对电池的寿命有影响,更重要的是安全隐患。比如特斯拉的三元电池在高温环境下会释放氧气,而氧气是易燃物体。特斯拉通过循环冷却系统降低温度、以硬外壳包裹隔离电池以防止氧气溢出。但是当遇到撞击时还是难免起火。

四、能量密度

    能量密度,顾名思义就是单位重量的电池所能容纳的能量。能量密度通常是判断电池优略的重要指标,但是在我的分析体系里,能量密度在电池性能指标中不是很重要。

原因有两个:

    1。能量密度必须结合其他性能。比如磷酸铁锂电池的能量密度确实不高。但是因为其安全稳定耐高温等    特点,以磷酸铁锂为电芯所组成的电池极为简单,不需要太多保护辅助设备。而特斯拉的三元电池虽然电池电芯密度很高,但由于其安全性差不耐高温,所以必须结合一套复杂的电池保护设备,而这些设备都加大了汽车的重量。有报道称在发生连续燃烧事故后,特斯拉又准备加厚电池保护设备,这就将三元电池的能量密度优势消弱了。

    2。重量对于汽车的影响不大,特别是对于未来电动汽车的主流趋势混合动力以及小里程纯电动汽车。我们可以设想,以130千瓦时/公斤能量密度和200千瓦时/公斤能量密度的电池做一个对比。即使是最大的80度总电量,两种电池的重量差不过200KG.

    这对于一辆接近2吨的汽车影响很低。

    因此我认为,尽管电池的能量密度自然是越大越好,但并不必要刻意追求最大。特别是能量密度越大越不稳定,这是基本常识。只要达到够用的程度,能量密度不是太重要。

五、成本

    成本非常好理解,要广泛普及必须要有成本优势,这在本系列第一篇也已经计算过。小里程纯电或者混动电动车,一方面需要减少车载电池量节约电芯成本,另一方面需要降低电池包保护设备的成本。因此我们发现,特斯拉的电芯成本虽然较低,但是整体成本依然居高不下。

通过以上论述我们知道,不同锂离子电池都有天然优点和缺点。但重要的是,如何对未来电动车发展的重点要素排序,这样才能选出适合潮流的电池。综上,从安全、寿命、放电能力、温度适应、能量密度、成本等因素综合考虑,我认为磷酸铁锂电池最适合未来电动汽车电池的发展方向。

来源:EV视界

12、电池泡水不怕打脸?上汽哪来的自信?

     长久以往阻碍新能源车型发展的不只是充电网络建设问题,新能源车的安全性也是消费者最为顾虑的一项。why?主要是新能源车看似不如传统车型那么安全,其实两者的区别主要来在动力源。作为以电能为单一动力来源的纯电动车或是两者兼顾的插混动力车型,动力电池的安全性尤为重要,换句话说,新能源车型之所以贵,主要就贵在动力电池上。

  据中汽协调研发现,自从2014年9月,我国实行新能源汽车车辆购置税免除政策后,动力电池供应严重不足。在新能源汽车生产的过程中,存在着“电池只要能造出来就往车上放的现象”,有的动力电池企业,产品合格率在80%左右,但最终不合格的20%也流向市场。

  作为一款合格的动力电池,产品的合格率固然是保证安全的基础,同时也需要先进BMS电池管理系统对电池做出试试监测与调整。就在本届北京车展上,上汽就对其使用的电池做了一次大胆的测试,上汽将其新能源车的车用电池放置在养有小金鱼的水族箱中,同时给电池充电、放电,模拟车辆在泡水环境下的工作状态,直观地向消费者诠释上汽在新能源电池方面的防水性能和安全性能。

  一般动力电池系统主要包括电池模块、电池管理系统、充电系统、高压控制单元。我们都知道电压在36V一下属于安全范围之内,超过220V电压触碰就会出现致命危险,对于人如此对于水中的金鱼也是如此。大多数动力电池由于需要驱动车辆,所以工作电压一般在300V至550V左右。而电传导有需要介质,水就是电传播最为理想的介质之一,如果发生任何泄漏金鱼也不可能存活。

  此前,上汽曾将其新能源汽车的电池浸泡在鱼缸中长达五天之久,电池却并未因此发生任何泄露,经过拆解,其内部也依然完整,没有任何渗水现象。这样大胆、新奇的做法,在国内新能源汽车领域尚属首次,这不仅考验的是电池的能力,更考验车企的魄力。

  上汽之所以敢屡次把自己的电池浸泡在水中,与鱼“共舞”,取决于其在电池技术方面的强烈自信。这自信来自多项世界级权威奖项和认证,其中就包括国际上最严苛的美国UL 2580电池安全认证和仅次于潜水艇级别的IP67防尘防水等级标准。

  为了做到这一点一方面需要一个整体性很高的电池外壳,另一方面对电池外壳中间的部分的防水性需要很高的要求,同时也需要保证其在高温与低温时依旧就很好的稳定性,为了解决这个问题上汽经过多次试验,最终选择了综合性能十分稳定的硅橡胶。

  前不久,荣威e950也获得了UL认证授权,而更早些时候上海中心的“宝库1号”通过的安全认证也是UL公司颁发的,二者在安全上可谓殊途同归。此外,上汽新能源汽车的电池还经受了严苛的火烧、挤压、针刺和欧盟标准的EMC(电磁兼容)等试验,不惧怕任何恶劣环境,消费者根本无需担心电池安全。

  尽管上汽新能源的车载电池获到了UL安全认证,可要在实际生活中用车,它可离不开上汽自主开发的BMS电池管理系统。从2013年开始,上汽起步研发自己的BMS系统,并在2016年正式研发出了第一代产品。BMS系统的难点有两个,一个就是如何采集到精准的数据,有精确的数据才能让系统的工作更加高效。第二是如何预测电池电量的变化,为车辆系统提供准确的参考值。

  上汽自主研发的BMS电池管理系统不仅能实时检测电池状态,控制系统安全,准确估算电池荷电状态与电池健康状况等,还能有效控制电池衰减,最大限度延长设备使用寿命,确保在严寒环境下续航里程也不会明显缩减。并且经2000次深充深放电后,电池损耗仍然低于20%,实际使用寿命在10年以上。

  防水、火烧、挤压、针刺,看似距离我们很远,但却是我们实际使用中经常需要面对的事情。就拿防水来说,去年8月上海台风期间,有一台e550在地下车库泡水三天,浸水高度接近一米,经过检测其动力电池没有任何渗透现象,依旧可以正常使用。

  总结:

  上汽为什么敢这么拼?为什么有如此底气在北京车展上做出如此实验?这都是因为上汽对自家电池安全的自信,这些自信来源于上汽新能源汽车领域早已自主掌握电池、电驱、电控“三电”核心技术。正是出于这份自信,让上汽有足够的底气承诺5年或10万公里电池衰减不超过20%,8年或12万公里电池衰减不超过30%。

来源:电动汽车时代网


13、冬季用车小窍门:纯电动低温电池续航有保障

     随着气温的降低,新能源汽车续航里程受到或多或少的影响。虽然这个行业内的现象已被消费者所接受,但是对于如何在冬日里有效延长新能源汽车的续航里程,你又了解多少呢?其实,通过良好的用车习惯,冬季开新能源汽车一样可以得心应手。

冬季续航能力,电池性能是关键

     延长电动汽车的续航里程,首先你需要知道其主要影响因素。专家解释,低温环境下电动汽车续航里程会有一定程度的下降,关键原因在于动力电池的供电原理。当温度较高时,电池活力较强,电池的充放电性能就较好,反之当温度较低时,电池活性受到影响,充放电性能将产生下降,这和冬天里我们使用其他电子产品是一个道理。例如我们冬天去东三省等寒冷地区旅游时,数码相机拿出来拍几张就要揣到怀里一会,否则相机就会自动关机无法拍摄;iPhone作为手机界的绝对霸主,在冬天室外使用时也会经常会出现突然没电或掉电加剧等情况。

     另一方面,冬季里车厢内使用空调热风的频率大幅增加,电池能量为车厢供暖造成了驱动车辆的能量减少,使得冬季里的续航里程普遍受到影响。数据显示新能源汽车在冬季的续航里程下降范围一般在10-20%,相当于15km-30km左右,与其他季节的续航能力有所差别是一种常见的正常现象,这不仅存在于我国新能源汽车行业,在欧美等电动汽车企业巨擘身上同样存在,并且专家表示国内企业在电池、电解液等方面水平都很高,有些甚至比国外还要好,消费者无需担心爱车本身的质量问题。

良好用车习惯助力长久续航

     虽然目前电池性能在冬天受到影响不可避免,但随着国内外电池技术的不断进步,电池低温性能下降的问题将得到不断改善。而对于消费者本身,也需要重视平日的用车习惯,注意对电池的保护。

     已有8年驾龄的司机王先生,是一名电动出租车司机。在长时间专业的奔波驾驶中,王先生也总结了一些自己对冬季驾驶新能源汽车的小经验。他提到,冬季新能源汽车的电池性能会受到温度的影响,随用随充是改善动力电池性能,延长续航里程的好办法。为此王先生养成了每日收车后立刻充电的习惯,同时每日出车前提前1-2个小时再次启动充电。因为再次启动充电,车辆充电系统将对电池进行加热升温,可以改善低温的使用性能。“随用随充还要注意的是,车辆在行驶过程中的充电“,王先生补充道,”新能源汽车在经过一段路程行驶后电池温度升高,此时及时充电可提高充电速度,保证车辆的有效充电。”

     对于王先生的做法,业内专家表示赞同,电池的性能跟车主的使用方法有密切的联系,好的用车习惯对于延长电动汽车的续航里程起到重要作用。在王先生的用车经验上,专家们更提出了一些平常用户不知道的小窍门。譬如用户在行驶之前,先全开暖风10分钟,加速电池温度提高,然后再插枪进行充电,将大大提高充电速度,改善充电性能。因为在电池温度较低时给车辆充电,车辆充电系统会对电池进行加热升温,达到一定温度后才能进行充电,这样会延长充电时间并降低充电性能。车主们还可以尝试制热时将温度调到最高,风速调到2或3档,可在供暖的同时节约电池能量消耗。这样做是因为纯电动汽车的暖风靠电加热,暖风使用的时间越长,能量消耗的也越快,会在一定程度上影响续航里程。

     中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高从电化学特性角度论证了这个观点:电池是电化学动力源,它有很多特性跟发动机不一样,春夏秋冬有变化,温度低了性能会下降,会影响续航。驾驶风格不一样,续驶里程也会有变化。要是猛踩油门,放电倍率相当大的话,电量放出来就少了。越大的电动车这种变化越大,比如特斯拉,要是用运动方式开,本来续航480公里,运动方式就只能续航200多公里,这是电化学动力源本身的特性和规律。

     并且,对电池或车辆正常存放时的衰减情况专家也做了研究。结果表明:车辆即使不运行静态存放时,电池的电量也会逐渐衰减,所以需要正确认识电动汽车的性能,注意使用期间的保养和使用方法才能达到最理想的续航里程。

     目前,国内具备长续航里程的技术,但是从中国交通体系来看,中国的电动车不必像美国那样让纯电动车都续航500公里以上,从普及角度来说不适合国内发展。“到2020年300公里左右的电动车会是一个常态。但一定要把它提到续航500公里,技术上可以实现,但要增加很多成本,续航每增加100公里,价格至少要增加一万元以上,导致车价很难降下来,从而增加了推广难度。”中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高并不主张对纯电动汽车提出过分要求。

     相信在不久的将来,会有越来越多车主加入到新能源汽车的队伍。真正认识新能源汽车,并掌握正确的方法,将有利于消费者更好地使用自己的爱车,提高驾驶乐趣和乘坐感受,畅享便捷车生活。

来源:电动汽车时代网

14、充电7秒续航35公里 中科院研制石墨烯超强电池

    12月18日,中科院上海硅酸盐所透露,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料可用作电动车的“超强电池”,充电只需7秒钟,即可续航35公里。

  世界顶级学术期刊《科学》发表了中科院上海硅酸盐研究所研制出一种新型石墨烯材料的重要研究成果。据中科院上海硅酸盐所透露,该所科学家已研制的高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。

  超级电容器,是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点,现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域,形成一个非常可观的市场规模,近年来保持近20%的全球增长率,产业前景突出。但现有超级电容器仍受限于低能量密度(商用活性炭:5–7瓦时/公斤),远不如锂电池(>80瓦时/公斤),原因在于较低的比容量(<250法拉/克)。如何让超级电容器兼具高功率、高能量,长期以来科学家并没有找到理想材料。

  为破解这一难题,中科院上海硅酸盐所与北京大学、美国宾夕法尼亚大学合作研究,黄富强研究员、陈一苇教授、林天全博士等设计合成的一种氮掺杂的有序介孔石墨烯,具有极佳的电化学储能特性,比容量高达855法拉/克。

  黄富强介绍,与传统电极材料相比,石墨烯有四大突出优势:其一,高比表面积有利于产生高能量密度;第二,超高导电性有利于保持高功率密度;第三,化学结构丰富有利于引入赝电容,提高能量密度;第四,特殊的电子结构有利于优化结构与性能关系。

  组装成的对称器件能快速充电和快速放电,不亚于商用碳基电容器。它的优性源于:氮掺杂诱生了氧化还原反应,也增加了电化学储能活性,又没有降低材料的高导电率。所研制的对称器件在水溶液中工作安全无毒,能量密度为41瓦时/公斤(基于活性物质为63瓦时/公斤),功率密度达到26千瓦/公斤(基于活性物质为44千瓦/公斤)。不仅能实现了高能量密度、高功率密度,而且还可以通过使用水基电解液,做到无毒、环保、价格低廉、安全可靠。该新型石墨烯超级电容器体积轻巧,可实现规模生产。

  据介绍,该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆,可采用低成本制备,实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,且在快速充放方面又远远优于锂电池,因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。

  据权威专家表示,因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,在快速充放方面又远远优于锂电池,该新型石墨烯超级电容器的研制成功对推动我国超级电容器的行业发展,提升行业竞争优势,具有重要的意义。

15、观点|有理讲“锂”:锂电池是新能源吗?

      锂电池严格意义上说不是新能源,甚至连能源也算不上,因为锂电池不像化学电池。化学电池本身就是能源,靠电池里的化学反应来产生电流,反应完了,电池的寿命也就结束了。

  锂电池本身不产生能源,现在锂离子电池中的锂不能发电,只是储存电能而已。使用的时候放电,电用完了,可以再充电。所以电本身要靠外部电源供给。

  目前一个最典型错误观念就是把炒得很热的锂电池电动车作为新能源车。这很不合理,因为锂电池车还是靠充电来驱动。真正的电动车是将来的用燃料电池之类为动力的车,但这燃料电池更是遥远,离实际应用还相差万里。

  有人讨论锂电池是否可以取代石油,这本身就是一个伪命题。作为汽车的动力,锂电池当然有取代汽油的可能,但锂电池的电哪里来?目前的发电太阳能和风能这种新能源占的比例很少,核能也不多,主要还是靠煤、气和油这种化石燃料。其实燃油并不困难,比燃煤还要容易,而且原油就可直接用来燃烧发电,不用提炼。如果油价降低到一定水平,燃煤燃气电厂很容易改成燃油电厂。也就是说,虽然目前油的主要用户是汽车,但主要还是价格问题。如果汽车不用了,就可以在电厂找到新的用途,除非其它更加便宜而且干净的能源补充进来。所以说,电动汽车有可能改变石油的用途,对用量上也可以改变,但不能完全取而代之。就是不用石油了,也不是锂电车的原因。

  锂电池并非能源,但可以使得新能源变成可能。比如太阳能,只是白天有,就可以用电池储存下来,夜晚用。风能则因风量不定,电负荷也随之起伏。当风力大的时候发的电比较多,但不一定能用完,就可以储存下来,待风小的时候用。

  锂电池也可以用来给传统发电厂调峰。就是夜晚用电少可以储存起来,白天用电多的时候再用。

  锂电池用来驱动车,并不是没有好处。好处是通过改变能源的利用方式,来改善用电的质量,也提供了减少排放的可能。现在汽车的排放主要有两种,一种是颗粒污染物的排放,就是对雾霾负责的PM2.5,另一种是二氧化碳,氧化氮和二氧化硫气体,其中二氧化碳是温室气体,后两种是导致酸雾和酸雨的气体。

  现在的燃油汽车,一台车一个内燃机,油的使用效率不高,而且燃烧不好而产生的颗粒污染物也没法搜集,直接排放到大气中。如果采用锂电池车就只是用电,发电的任务就交给电厂。就算同样是燃油,由于电厂大型化,颗粒、二氧化氮和二氧化硫等可以集中处理。现在电厂的发电效率也比较高,也就是生一度电使用的能源也少,产生的二氧化碳也就相对较少。而且二氧化碳捕捉收集也相对容易。而且发电不仅仅用化石燃料,还可以用水、太阳能、风力、潮汐能、地热,甚至核能等这些排放很少的能源来取而代之,为真正减排提供了可能性。

  这里我说可能,就不是一定,也有不可能因素。主要是生产电池,从原材料到组装到运输,也需要耗能,而且不是很低。这就间接造成排放。这个制造电池的排放可以通过技术,工艺和运行来减少,但要减少到零就不可能。我把这叫作锂电池的“原罪排放”。如果造出了锂电池,无论是否使用,就已经造成了污染物和温室气体排放。如果你使用电池,取代燃油汽车,就可能节省一些排放,但不一定。只有当使用锂电取代燃油造成的排放的减少量总和,大于电池的原罪排放的时候,才能做到减排。也就是说,如果电池的寿命或者比容量不够大,用几个循环就坏了或者冲电量打了折扣,就有可能赚不回来,用电排放造成的减少量还不足以抵消电池自身所带来的原罪排放。所以说,劣质电池不但不能造成减排,还会造成增排。

  所以说,利用锂电车是否能减排,不能仅仅从汽车业自己来看,还要看目前的发电效率,清洁能源所占的份额,以及电池的制造排放量和电池的质量有关。细算下来,还有好多二次因素要考虑。平衡点在哪里,就像现在的二氧化碳排放一样,要靠整个社会的统计数据来核算才行。从长远来看,需要国家从战略方面来考虑。然后实行准入制度。按照当时的能源生产和电池车制造水平,来核算平衡点,算出需要达到减排的电池最短寿命。如果质量不能远远大于这个寿命,实际上不是减少能耗减少减排,而是反其道而行之。这样的电池就不合格,就不允许制造和销售。

  就电动车这个行业来说,要做的就是采用质量好、寿命长的锂电池。不能使用价钱便宜,但粗制滥造的电池。

来源:电动汽车时代网

16、为什么冬季电动车续航里程比平时更低

  大雪后北京湿滑的路面给人们出行带来了许多不便,但对纯电动车主来说,冬季给日常用车带来的不便不仅仅是湿滑的路面,连车辆的续航里程都随着气温的降低大幅度减少了。比如某款著名的电动车产品,在实际使用时,前一天下班回家还有80多公里的续航里程,第二天早上一看只剩下30几公里了,续航里程减少了40多公里,这是为什么呢?

  低温时续航里程下降,和电池的结构有关

  产生这个现象最根本的原因是:低温下电池中的电解液黏度上升,产生了一系列问题,比如电池内阻升高,锂离子扩散速度变慢等,最终导致电池的放电功率下降。如果简单的把锂离子比做搬家公司的货车,上面载的电荷就是货物。正常温度下,就像货车在畅通的高速公路上行驶一样,即快捷又高效。而温度下降后,就相当于货车在早高峰时行驶在市区中心,平时20分钟就能走完的路程没有个1小时是肯定到不了的。但是因为搬家公司的货车数量有限(锂离子电池中的锂离子数量是有限的),所以单位时间里运送的货物就少了。

  还是这个搬家公司的比喻,过了早高峰之后道路恢复畅通了,货车运送货物的效率又恢复正常了,那如果温度升高了电池的续航里程会再增加吗?答案是肯定的,不过因为汽车大部分情况都是在室外行驶,所以在日常使用中不太容易察觉,反而是在手机上表现的比较明显。

  低温充电,并不是给电池贴个暖宝就能解决的

  理论上:在零下20摄氏度的环境里,是禁止给锂电池充电的(会对电池造成永久性损坏)。而且即使是0度的环境,电池的放电性能就已经下降了。为了解决电池在低温环境下的使用问题,每家厂商都会采取不同的动力电池低温保护措施。比如有些是在电池周围安装加热器,有些则是通过对电池的冷却液进行加热从而达到为电池升温的目的。

  我们特意咨询了比亚迪与特斯拉的技术专家,得知在气温较低的情况下,为延长电池的使用寿命,比亚迪会降低充电电压的上限,并且冲入电池的电量也会相应减少一些。而特斯拉给出的建议是:在车辆停放时也使车子处于插电状态,这样可以使车上的电池加热功能更好的工作,即使室外温度达到了零下20度,车辆也能够正常使用。

  事情好像变的简单了,在冬天充电前先给电池热热身,加热一下不就好了吗?事实上车企也是这么做的,“预充电”阶段的作用基本上就是在给电池“热身”。

  原理虽然简单,但真正实现起来却并不是那么容易。因为大部分汽车厂商并不像比亚迪、万向、多氟多等车企一样(多氟多今年8月份宣布控股河北红星汽车,公布了自己的造车计划,我们暂且把它称为车企)是造电池起家的,所以他们都要靠供应商提供电池系统。供应商会在与车企的协议中明确安全的充电温度范围,如果车企想改变(比如从0度扩展到负10度)需要花费额外的费用。

  解决低温环境下的电池问题,还得靠技术突破

  因为目前锂离子电池材料特性的原因,低温性能很难做到非常出色。而低温性能与充电速度都让人很满意的钛酸锂电池,却因为能量密度较小不适合用在小型客车上(已经应用在纯电动公交上)。

  毕竟相比于燃油车,电动车被广泛推广的时间并没有多久,相应的技术积累也并不像燃油车那样充分。但随着石墨烯电池、空气锂离子电池等新技术的研发,再不久的将来应该很快就会有新技术能解决电动车续航里程短,低温充电限制等问题了。

来源:电动汽车时代网  


17、电池组大揭秘:里面除了电池还有啥?

     每当我跟人讲我是设计电动汽车的电池组(battery pack)的时候,人们总会问我,电池组是什么?和电池有什么区别?汽车电池和手机电池有什么区别?

  如果我们把电动汽车比作一个团队,这个团队的运行与前进需要各种不同背景和具有不同能力的人才,电池组就是这个团队中不可或缺的一人,而电池只是这个人的一个器官,也就是他的心脏。

  电池组最终的目的就是为电池提供各种保护和辅助,使电池的寿命更长,能够应对各种极端天气和环境条件。

  外壳与底座(Cover and Tray)

  汽车电池和手机电池最大的区别就是汽车所经历的环境与手机非常不同。汽车在运行中会经历各种震动,以及来自外界环境的水,泥土,和沙石的侵入。因此,电池组的外壳和底座至关重要。

  世面上存在的电动汽车电池组的底座一般使用铝合金或者不锈钢制造,而上层与汽车底盘结合的外壳则可能使用加入玻璃纤的复合材料制成。

  电池组在测试中会经过三维的震动、以及相当于超过10年的风吹雨打(来自不同方向的尘土和水的喷洒),保证电池组内部完全没有任何外来物质的侵入,做到滴水不漏。

  值得注意的是,电池组与汽车其他组件有电线连接,而这些电线与电池组中间的连接部位也要做到滴水不漏。

  温度管理系统(Thermal Management System)

  用户也会期望他们的电动汽车在全年365天各种天气条件下都能够有出色的表现。汽车电池组直接影响汽车的加速度和续航距离,这与人们观察手机电池的表现大大不同。

  温度管理系统保证了每一个单电池的温度都是全年恒定的。在极端炎热天气下大量使用电池,能够保证及时的散热,防止电池的寿命减弱或者膨胀爆炸。在极端寒冷的天气下大量使用电池,保证电池的内部足够温暖,不会影响性能与寿命。

18、电动汽车锂电池技术研发状况解析

 车载二次电池相关技术已成为热门。其背景是,世界各国纷纷都在强化二氧化碳排放规定。例如,美国加利福尼亚州的ZEV(零排放车辆)法案、欧洲的二氧化碳法案、中国的环境法规今后都将更为严格。

  作为应对排放规定的有效措施,大型汽车厂商对混合动力车(HEV)和纯电动汽车(EV)等电动车辆寄予厚望,各公司都在拼命推进开发。以前表现不积极的大型汽车厂商今后也无法回避这个问题。不仅如此,如果不及时应对这一系列的环境法案,甚至可能会关系到企业的存亡。

  例如,美国ZEV法案此前的对象汽车厂商为美国的通用汽车(GM)、福特汽车、克莱斯勒(现为菲亚特克莱斯勒汽车公司),以及日本的丰田、本田、日产汽车6家公司。但从2018年开始,大众、宝马、戴姆勒、马自达、现代集团也将成为适用对象。这些后来追加的对象企业今后自然也会加快电动车辆的开发。

  电动车辆可以根据采用的技术分成几类。大家比较熟悉的应该是HEV(插电式混合动力车)和EV(纯电动汽车)。HEV自丰田1997年推出普锐斯以来已经过去了15年多,现在进入了普及期。丰田绝对是该领域的龙头老大,而本田也颇具竞争力。美国厂商中,福特在大力推进HEV的开发,但与日本厂商还相距甚远。HEV的市场渗透率在电动车辆中也非常高,今后欧洲厂商也将积极开发HEV.

  再来回顾一下EV的市场动向,EV在2012年以前市场评价较低,日产的LEAF(聆风)和三菱的i-MiEV一直在苦苦支撑。原因是无法解决续航距离短、充电时间长、价格又过高的课题。

  到2013年以后,这种情况逐渐发生了变化。尤其是在美国,日产LEAF的经济效益受到好评,市场认知度逐渐提高。从2013年年底开始,LEAF在美国一直以每月1000辆的速度销售。总部位于美国亚特兰大的乔治亚电力等电力公司以完善充电基础设施为主提供的支持好像发挥了作用。

  业绩更为出色的,是美国硅谷的风险企业特斯拉汽车。该公司的EVModel S官方公开的续航距离是日本厂商的2倍以上483km.该车采用跑车的车身设计,能提供让消费者坐一次还想再坐的价值。该车实现了高速增长,目前的销量为每周200辆,销售额大约1.2亿元。

  读者可能还不太熟悉,在美国,推动可在家中充电的插电式混合动力车(PHEV)普及的,是通用的Volt.Volt的累计销量已达到6.6万辆,所有车主的总行驶距离突破了6亿英里(约9.6亿公里)。该车仅2013年就售出约2.3万辆,预计2014年将进一步增长。

  此外,燃料电池车(FCV)方面,日本厂商计划在2015年投放市场。本田从1986年开始就在研究作为该技术核心的燃料电池,历经29载终于看到了量产的希望。

  EV普及条件不在于基础设施建设

  电动汽车技术有利也有弊。电动汽车的出现对相关行业来说既是机会,同时也可能是风险。推行相关法规的各国的意图以及企业的战略将受到关注。下面就来分析一下无需汽油等化石燃料的零排放汽车EV和FCV。

  EV是终极环保车的候补之一,不过其地位并不稳固。这是因为,与汽油车相比,EV的性能(行驶距离和充电时间)价格比非常低。

  解决一系列课题、使EV全面普及的条件是实现超越现有锂离子电池的高性能电池。目前各国、研究机构和企业都在推进相关研发,实用化备受期待。

  其中,有一种被称为后锂离子电池的新型电池锂空气电池。锂空气电池利用的是金属锂与空气中的氧气发生的化学反应,所获能量的理论值超过了目前的锂离子电池。

  不过,锂空气电池的目标是在2030年实现实用化,还很遥远。好像也有相关人士表示2020年之前能实用化,但对于还处在基础研究阶段的课题来说,现在就谈实用化时间似乎没有实际意义。

  我们经常会看到仅凭大学和材料厂商开发的正极和负极材料的数据,就说发现了能将EV续航距离扩大到500km的技术这种报道,这只能说是故弄玄虚。因为仅凭电极根本不能决定续航距离,只有制造成能安装在EV上使用的电池系统才具备讨论价值。但另一方面,报道时应该慎用夸大其词的表述。

  日本的大学和企业也经常发布这种消息。每次遇到这类消息时,投资公司和调查机构都会向笔者寻求意见。笔者的回答一般都是冷静客观地观察一下吧,没有原理和逻辑支持、信息太少,无法做出结论。

  当然,在材料领域的尖端研究和技术开发方面,日本拥有压倒性的强大竞争力,因此,新的突破确实极有可能会在日本出现。

  实际上,在二次电池的尖端研究方面,其他国家厂商的影响力并不高。例如,由三星SDI担任主管企业的韩国国家项目WPM(World Premium Materials)从2008年就开始以国家的名义推进以强化相关材料为目标的开发。但在材料领域,只有踏踏实实立足于基础研究才能取得成果,基础研究实力比日本薄弱的韩国开发出令人震惊的新材料的可能性似乎比较低。

来源:电动汽车时代网

19、电动汽车电池这六点你需要知道

  1.温度和续航里程突变

  锂离子电池对于温度相对敏感,温度可以说是电动汽车锂电池的杀手。

  一般锂电池的工作温度范围集中在-20℃到200℃之间。但是,对于不同材料种类的锂电池的温度敏感性也各具差异。

  其中,目前国内应用最为普遍的磷酸铁锂电池,其高温性能比较好,但是对于低温则缺乏忍受力。对于一些品质较好的产品,在-20℃时也只能释放出80%的电能,而低于-40℃,则往往会导致电池被“冻伤”,出现内部材料结晶的不可逆损坏。

  尽管目前部分厂家已经研发出掺有锰元素或橄榄石晶型结构的磷酸铁锂电池,能够应对更低的温度,但是在功率、续航里程上也会大些折扣,而且成本较高。

  而三元材料和钴酸锂材料的锂电池,除了温度较低(-40℃以下)放电衰减外,其对于高温也比较敏感。当工作温度超过220℃时,将对电池结构产生不可逆损坏。

  因此,我们有时会发现,在低温环境下,明明启动前还显示有较长的续航里程,行驶中马上就发现数值大幅下降,这往往是低温造成的电池实际可输出电量的减少。

电动车电池六大须知解析:里程 自燃 快充 保险 质保 价格

  而在高温环境下或连续长时间驾驶中,出现电池续航里程锐减或电流中断,则有可能是部分电池散热出现了问题,保护系统关闭了部分温度过高的电池所造成的。

  所以在使用中,消费者要注意电动汽车的使用环境,同时,还要注意保持前格栅的清洁,以免导致汽车散热不佳。

  2.极端的自燃

  电动汽车本质上还是安全的。对于人们担心的锂电池自燃事故,随着电池技术的完善和工艺的改进,近些年已经罕有发生。

  即使发生,也到都是在车辆遭受了严重的交通事故,导致车辆解体,电池安全保护系统失效后,产生的极端情况。而且锂电池自燃也与所采用的电池材料有关。我们手机、充电宝、电动自行车的锂电池通常采用的是三元材料或钴酸锂材料的锂电池,这种电池受材料热不稳定性能的影响,在经受高温时,会释放出可燃物质,从而导致电池自燃,甚至爆炸。

  特斯拉此前曾经发生的几起自燃事件也正是因为其采用了钴酸锂电池,相关防护措施又不完善的缘故。

  目前,通过几次自燃事故的教训,世界范围内对于钴酸锂电池的过热保护技术已经基本成熟,只要是正规厂家出品的电池产品,基本不会发生自然和爆炸。

  同时,为了应对极端事故,汽车采用的钴酸锂电池还被封装在耐撞击的金属防护壳之中,以免电池受撞击产生自燃。

  而对于目前我国广泛采用的磷酸铁锂电池,由于其热稳定性较好,即使在过热和撞击情况下也不会产生可燃物质。因此,更不用担心电动汽车的锂电池自燃问题。

来源:电动汽车时代网

20、三元材料锂电池将成为电动汽车未来5年的发展重心

    据悉,目前中国动力锂电池基本采用磷酸铁锂材料,但由于磷酸铁锂受能量密度限制,难以达到150wh/kg,未来锂电池技术路线中,只有三元或硅基技术路线有望满足目标,但是硅基锂电池离产业化还很遥远。因此,三元材料的动力锂电池路线将是纯电动汽车未来5年的发展重心。

  波士顿电池董事长伍伸俊表示,三元材料是趋势,未来3-5年,高端的、三元材料的动力锂电池,将会呈现供不应求的局面,以特斯拉汽车为代表的电动汽车,在采用三元材料的技术已逐步趋于成熟。但伍伸俊同时也承认,电池这个行业变得比较慢,就像当今铅酸电池仍在大量使用一样,磷酸铁锂电池也会保持一段时间。

  短期来看,目前国内动力锂电池仍将以磷酸铁锂为主,国轩高科董事长方建华指出,国内的锂电池和电动汽车企业可通过对磷酸铁锂材料的掌握,在2-3年内形成成熟的电池技术,提高技术水平,然后再过渡到三元材料的锂电池产业化发展的道路。

 来源:电缆网

21、5年后,淘汰的大量新能源车电池将去哪?

 一辆指导价为30万的新能源汽车,其电池成本可能在10万元甚至以上。“一般来说,动力电池的容量低于80%就不能再用在新能源汽车上。”上海交大汽车工程研究院副院长殷承良此前在接受《第一财经日报》记者采访时表示。

  “现在很多(新能源汽车)企业对消费者承诺的电池使用寿命和质保最多是10年时间,但是如果考虑到使用环境等综合情况,动力电池的平均寿命也就是5年。”有不愿透露姓名的业内人士表示。

  5年后,淘汰的大量新能源车电池将去哪?


电动汽车动力电池循环再利用情况

  随着新能源车形势一片向好,也有人发出疑问:5年或者几年后,这些不能被继续用在新能源汽车上的动力电池,应该何去何从?

  中国汽车技术研究中心预测,到2020年,我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万~17万吨的规模。

梯次利用,看上去很美

  这些不能被电动汽车继续使用的电池,并非完全失去了价值,理论上说,它们还可以按照电池容量的不同,而被利用在储能或者相关的供电基站以及路灯、低速电动车身上,最后进入回收体系。这也是业内泛称的动力电池再利用或者是梯次利用。

  据外媒报道称,在上周的一场汽车电池研讨会上,通用汽车发布声明称,将于近期公开电动车电池二次利用技术发展规划。在此之前,通用就曾经提出将电动车电池用于电网。这与目前国内业内人士的想法基本一致。

  “动力电池的梯次利用,一方面肯定是为了节能的考虑。另一方面,如果梯次利用得到普及,无疑将极大地降低新能源汽车的成本。”殷承良如是表示。

  2012年7月出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》就明确提出,要制定动力电池回收利用管理办法,建立梯级利用和回收管理体系,引导生产企业加强对废旧电池的回收利用,鼓励发展专业化的电池回收利用企业。

  在此之后,“包括国家电网下属的北京、浙江公司,都在致力于动力电池的余能研究,投入资金上马梯次利用研究项目,但是进展相对缓慢。”OFweek行业研究中心新能源分析师孙栋栋之前曾告记者。

  事实上,“将利用后的动力电池大规模用作储能,这恐怕只能是想想而已。”华北地区某新能源公司的技术人员指出。

  按照他的说法,虽然储能电池对单体电池的密度要求不如动力电池那么高,但一个储能项目的储能电池的规模较大,通常达到百千瓦甚至是兆瓦,而一辆新能 源车的电池容量平均大概是30kwh,如果要将动力电池用作储能,无疑需要大量电池包,而这会使得整个储能电池块面临一致性以及管理困难,从而将影响整块 储能电池的使用。

  更何况,“就产业现状来看,由于我国不同车企的电池路线、电池的规格和对电池的测评要求各不相同,也就造成了电池的型号过多,使产量过度分散,同时也为‘后市场’也就是梯次利用带来更大难度。”孙栋栋表示。

  因此,在上述技术人员看来,如果要梯次利用,恐怕也只是小范围的应用。比如家庭的储能项目。不过,“虽然从技术要求上看,小范围的家庭储能相对容易 达成,但事实上,在这块需求上,目前中国市场的需求并不明显。相对来说,美国或者其余国家更容易实施,因为他们的居住环境以独栋为主,储能设备容易安 装”。

政策鼓励,难过商业价值关

  虽然确实存在各种问题,但动力电池的回收和再利用已经成为当务之急。按照相关规划,到2020年,国内新能源车累计产销量将达到500万辆。中国汽车技术研究中心据此预测,到2020年,我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万~17万吨的规模。

  “1个20克的手机电池可污染3个标准游泳池容积的水,若废弃在土地上,可使1平方公里土地污染50年左右。试想,如果是几吨重的电动汽车动力电池废弃在自然环境中呢?大量重金属及化学物质进入大自然,将会对环境造成更大的污染。”北京理工大学教授吴锋曾公开表示。

  或许正因如此,在2014年12月30日,财政部等四部委联合下发 《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知(征求意见稿)》(下称《通知》),明确汽车生产企业作为动力电池回收利用的责任主体,负责动力电池的回收。

  为鼓励生产企业回收动力电池,不少地方政府也在积极探索。上海市曾出台政策表示,车企回收动力电池政府将补助1000元/套;深圳则建立动力电池利用和回收体系:每卖一辆车厂商拿出600元、政府拿出300元,用于回收动力电池,初步建立电池回收的机制。

  “我们目前正在和我们的供应商讨论后续的电池回收利用,但现在还没有具体的细节可以对外透露。”安徽某新能源汽车生产厂商王宇(化名)告诉《第一财 经日报》记者,“因为去年新能源车的销售也才刚刚起步,所以更多还是关注前端的销量,而电池制造商现在忙于扩充产能,感觉也没太关注回收的问题。”上述不 愿透露姓名的人士认为。

  更重要的是,在他看来,是技术不到位以及目前整个新能源电池的再利用商业链条并没有得到完善,整个产业闭环难以形成所致。“举个极端的例子。你看铅 酸电池,修车的地方可以回收,垃圾分拣场所也可以回收,为什么呢?就是因为铅酸回收很容易产生商业价值——拿个改锥,把废电池撬开,倒掉酸液,把最值钱的 铅板取出再倒卖就赚钱了。”上述人士告诉记者。

  但是锂电池为什么回收不上来?在他看来,锂电池回收工艺太复杂,从废旧锂电池中直接回收正极材料、负极材料、电解液、隔膜等高附加值的中间品商业化难度很大。加之不同厂家的锂电池材料和配方等各不相同,要完成回收更加不容易。

  回收不易,再利用更难。上述技术人员介绍到,比如即便是家庭储能电池,也要根据储能项目的需求做二次开发,要求电池成组后的外形、安装、动力接口、 信号接口以及各种协议、电压等级等都必须统一起来。在这些都完成之后,即便是有“下家”能接受再利用产品,那么,如何能保证再利用的产品在成本和价格上较 新品更具优势?

  因此,有观点认为,要促成动力电池的回收再利用,首先应该统一电池的标准。“更重要的是,政府不能只表示支持而不拿出实质的政策。”王宇认为,我们可以借鉴欧洲和韩国等国家,采取税收减免或者财政支持的方式,来鼓励企业进行投入和尝试。

来源:第一财经日报

22、拒绝做电“盲” 电动汽车电池充电攻略

        电动汽车电池寿命及安全性是消费者最为关心的重点,眼下各类电动汽车热销,但售后保养以及服务等后市场方面还有待完善,炎炎夏日,电动汽车一旦使用不当极易造成自燃乃至起火爆炸,安全性令人堪忧。其实,只要掌握一定的日常使用常识,就可避免类似的悲剧发生,那么电动汽车如何正确掌握充电及保养方法呢?

  首先,保护好充电器。一般的使用说明书上面都有关于保护充电器的说明。很多用户没有看说明书的习惯,往往除了问题以后才想起找说明书看,经常为时已晚,所以先看说明书是非常必要的。为了降低成本,现在的充电器基本上都没有做高耐振动的设计,这样,充电器一般不要放在电动车的后备箱中。特殊的情况下,必须要移动,也要把充电器用泡沫塑料包装好,防止发生振动的颠簸。很多充电器经过振动以后,其内部的电位器会漂移,使得整个参数漂移,导致充电状态不正常。另外需要注意的就是充电的时候要保持充电器的通风,否则不但影响充电器的寿命,还可能发生热漂移而影响充电状态。这样都会对电池形成损伤。所以,保护好充电器也是非常重要的。

  其次,正确把握充电时间。在正常行驶的情况下,如果电量表的指示灯红灯和黄灯都亮了,就应当充电了;如果黄灯灭了只剩下红灯亮,应尽快停止运行充电,否则电瓶会因为过度放电而缩短寿命。有些人习惯每次出门前都充电,有时只运行了很短的时间就续充,这个时候充电时间不宜过长,否则就会过度充电从而使电瓶发热。一般情况下汽车蓄电池平均充电时间在10小时左右,过度充电、过度放电和充电不足都会缩短电瓶寿命。在充电过程中如果电瓶温度超过65℃,应立即停止充电。

  第三,避免充电时插头发热。220伏电源插头或充电器输出插头松动、接触面氧化等现象都会导致插头发热,发热时间过长会导致插头短路或接触不良,损害充电器和电瓶,给您带来不必要的损失。所以发现上述情况时,应及时清除氧化物或更换接插件。

  第四,严禁阳光下暴晒。经阳光暴晒过的蓄电池会因内部压力增加而失水,引发电池活性下降,加速极板老化。

  第五,每天都充电。即便您的续行能力要求不长,充一次电可以使用2到3天,但是还是建议您每天都充电,这样使电池处于浅循环状态,电池的寿命会延长。一些早期使用手机用户以为电池最好是基本使用完了以后再充电,这个看法是不对的,铅酸蓄电池的记忆效益没有那么强烈。经常放完电对电池的寿命影响比较大。多数充电器在指示灯变灯指示充满电以后,电池充入电量可能是97%~99%。虽然仅仅欠充电1%~3%的电量,对续行能力的影响几乎可以忽略,但是也会形成欠充电积累,所以电池充满电变灯以后还是尽可能继续进行浮充电,对抑制电池硫化也是有好处的。

  最后,在行驶过程中应尽量避免猛踩加速,行程瞬间的大电流放电。电动汽车在起步、载人、上坡时,如果猛踩加速,则会形成瞬间大电流放电。大电流放电容易导致产生硫酸铅结晶,从而损害电池极板的物理性能。在行驶中如果出现速度突然降低几十公里,一定要当心可能是某一组电池出现了问题,应尽快检查。

来源:电动汽车网


23、电动汽车电池使用寿命比你想象的要久

  随着电动汽车技术的不断发展,目前已经有越来越多的消费者开始认可并选择购买电动汽车。而影响电动汽车最为关键的因素就是电动汽车的电池寿命,传统观念一般会认为随着电动汽车的使用其电池会发生退化现象,其整个电池大约将会丢失20%的电容量。但是事实真正如此吗?目前来自劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员针对以上问题开展了一项实验研究,实验结果也是非常的出乎人意料之外。该研究结果指出对于一辆电动汽车用户而言,其电动汽车电池电容量出现20%的缺失并不会对用户产生实质性的影响。

  或许此时会有人心存疑问,整个电池大约出现20%的电容量缺失真的不会对用户造成影响吗?



电动汽车电池寿命的数据研究

  劳伦斯伯克利国家实验室针对以上问题进行的实验研究目前已经确认得出了明确的结果,但是本文并不想一开始就生硬的向读者搬数据、列表格。其中,来自劳伦斯伯克利国家实验室动力总成研究小组的带头人Samveg Saxena针对以上实验结果给出了令人印象相当深刻的总结,Samveg Saxena总结道:“通过以上实验结果我们发现电动汽车电池随着电动汽车的使用而发生的电容量缺失对绝大多数电动汽车用户不会造成影响,其中只有很少一部分的用户会因为该问题而无法满足自己的日常通勤驾驶需求。其中不会造成影响最关键的原因在于绝大多数的消费者日常通勤驾驶需求并不会超过40英里。即便是在电动汽车电池退化其电容量缺失20%情况下,绝大多数的电动汽车用户并不会因此影响到日常的通勤驾驶需求。”

  一直以来,电动汽车倡导者就宣称以上电动汽车电池电容量出现20%的缺失并不会对用户产生实质性的影响这一观点。以上劳伦斯伯克利国家实验室的实验研究报告进一步验证了以上观点。劳伦斯伯克利国家实验室针对以上问题进行的实验研究主要是针对电动汽车真实的驾驶模式而进行的。

  针对以上问题进行实验研究听起来很简单,但是为了得到真实的实验数据第一步需要做的就是收集电动汽车真实的驾驶记录。而通过美国交通运输部家庭旅行调查报告中就可以得到电动汽车真实的驾驶记录。在以上报告中会详细记录电动汽车一整天24小时的日常行程,其中既会包括车辆的停车时间又会包括驾驶时间。

  考虑到电动汽车市场的销售状态,以上研究报告中主要介绍的还是内燃机汽车。但是关于该报告的关键就在于无论驾驶员的驾驶车辆类型其都会对驾驶员的日常驾驶习惯进行详细的记录。

  为了将以上数据转化成电力驱动数据,劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员实验采用了目前美国电动汽车市场上非常火爆的日产聆风车型,该车的电池电容量为24千瓦时。

  在得到了真实的电动汽车驾驶记录之后需要做的就是将以上数据导入到劳伦斯伯克利国家实验室内部专用的车辆到电网的模拟器中,该模拟器是由劳伦斯伯克利国家实验室自主研发并用于测量电池电力驱动以及充电过程的专业设备。

  考虑到采样结果的多样性,该研究小组的研究人员通过选择不同的车辆充电类型、城市或高速公路驾驶工况、起伏路或平坦驾驶路况、车内空调开启或关闭等,其从美国交通运输部家庭旅行调查报告中的160000多份驾驶记录中选择出了130000多份符合条件的样本进行了数据处理。

  总结以上报告,研究人员发现即便是在电动汽车电池电容量出现20%的缺失时仍可以满足85%的驾驶员的驾驶需求,而在电池电容量出现50%的缺失时仍可以满足80%的驾驶员的驾驶需求。人们或许会对以上结果感到意外,但是更加令人意外的是在电池电容量降低到原来的30%时仍可以满足超过50%的驾驶员的日常通勤驾驶需求。

  此时或许会有人认为随着电动汽车的使用其电池发生的退化现象不仅仅是电池电容量的缺失,其很有可能也会影响到车辆的动力性能。但是事实真是如此吗?该研究团队通过研究发现电池的退化现象并不会影响到车辆电池的动力性能。正如之前所提到的那样,影响电池最关键的因素还是电池的使用寿命。

  关于电动汽车的使用寿命问题

  对于电动汽车的续航里程问题已经进行了相当多的讨论,那么是不是所有人都需要超大的续航里程呢?是不是所有人都需要续航里程超过200英里的电动汽车呢?

  对于一辆电动汽车而言,其电池续航里程越大自然会带来更多的便利,其中越大的续航里程就意味着充电的频率就越低。但是续航里程超过200英里的电动汽车对于一般的消费者而言是用不到的,200英里的续航里程就意味着长时间的不间断连续驾驶,这在大多数消费者的日产生活中并不常见。

  对于电动汽车的充电便利性问题目前已经逐渐得到了解决。与传统加油站不同的是,充电设备并不像加油站一样需要特定的应用场合,人们在家里面、工作场所以及购物广场等公共场所都可以方便的接入到充电设备上,同时人们还可以在车库中将电动汽车连接到充电设备上。在人们的日常安排中,无论人们对于充电的需求多么频繁人们都可以方便的无缝接入到充电设备上。

  而对于续航里程超大的电动汽车而言,其续航里程大也就意味着远距离的驾驶。而对于远距离的驾驶,用户的驾驶耐力也将成为一个重要的考量因素。相信大多数的消费者并不喜欢长时间驾驶。

  如果消费者在进行远距离驾驶时愿意每隔几个小时休息一下,那么续航里程200英里的超级电动汽车将与一般的电动汽车没有什么差别。续航里程200英里的超级电动汽车的电池即便是在出现20%的电容量缺失时其仍可以实现超长的使用寿命。而此时影响电动汽车的最关键因素将成为沿路快速充电装置的多少。

  因此,在消费者决定购买一辆电动汽车之前,请详细分析一下自己的驾驶需求找到适合自己日常驾驶习惯的电池容量。在充分考虑以上之后,电动汽车的续航里程问题将不再是什么问题。

来源:盖世汽车网

24、电动汽车续航:铝空气电池秒杀锂电池!

    以锂离子电池驱动的电动汽车难以普及的最大障碍是行驶里程有限,目前的续航能力大多在135公里(日产Leaf)至480公里(特斯拉S型)之间,除非大量安装快速充电站,否则不适宜驾驶电动汽车远途旅行。美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量。相比之下,特斯拉Model S的电池超过500公斤,而行驶里程不到500公里。



100公斤,只需每月加注清水

  新电池并不是从普通电网充电,而是在美铝公司水电站的熔炼车间充电,充满电的电池其实是一块大部分由铝制成的厚重面板。铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给汽车加的水产生化学作用,将铝变成氧化铝,从而释放出能量,为汽车持续提供动力。铝的氧化反应在铝暴露在空气中时会自然发生,表面的氧化铝会阻止深层的铝继续发生反应,新电池采用的新技术则包含了电解质可溶解表面氧化层,使反应持续进行。

  按照美铝加拿大公司的介绍,使用这种电池的汽车仍需保留锂电子电池,铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动,因此可以用很长时间,期间只需每月加注清水。通常在一年左右达到使用极限后,到服务站更换充满电的铝电池即可。

  使用这种带有附加电池的原型车,近日在蒙特利尔的一级方程式赛道上经过了试驾。Phinergy公司还在加拿大国际铝业大会上介绍了这一新的发明。目前,发明企业正与魁北克省商议生产协议,争取使这种零排放汽车能够早日投入试运行。

  铝空气电池

  铝空气电池是一种金属空气电池,作为非充电电池,早在20世纪60年代便已问世,并具有非常高的能量密度。

  由于铝空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢,这不仅会导致阳极材料的过度消耗,而且还会增加电池内部的电学损耗,因而严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。

  在2014年亚特兰大先进汽车电池会议上,美国铝业公司与以色列Phinergy公司就Phinergy铝-空气电池的进一步研发问题签订了联合开发协议。

  Phinergy公司方面表示,已开发出一种金属铝阳极专有生产工艺,该工艺可以提高金属铝的能量利用,并降低不必要的化学反应能量消耗。

  特斯拉也在瞄准金属空气电池

  据外媒报道,特斯拉汽车公司于2010年12月8日提出了“电动汽车增程混合动力电池组系统”的专利申请,2013年6月25日美国专利局审核通过。这套混“增程混合动力电池组系统”包含标准的锂离子电池组及另配有一个金属空气化学电池组。锂离子电池组直接给车供电,金属空气电池组为锂离子电池组提供电能。

  电动汽车要成为真正的主流产品,电池技术需要取得巨大飞跃。目前仍未跨过续航里程短、充电时间长、电池成本高三座大山,这意味着电动汽车不能平民化。

  在特斯拉的专利设计中,金属空气电池组基本上取代了增程式内燃机。特斯拉未来计划推出的Model 3正是一款针对普罗大众的电动汽车产品。因此,特斯拉需要将电池成本压缩到比现在更低的水平。

来源:电动汽车时代网

25、新能源汽车:电池不单独投保 保险理赔待出新招

“我周围越来越多的人开始用新能源汽车代步了。我自己也用新能源汽车上下班。”北汽新能源昌石服务站站长高猛对记者表示。

  随着新能源汽车销售市场的火热,新能源汽车的维修、保险等产业下游的服务行业正在酝酿新的服务。


  汽车出险后怎么办

  “当前,消费者在新能源汽车投保与车损索赔中的一个困扰是理赔流程操作。”高猛告诉记者,例如,新能源汽车出险后,出险车辆必须到保险公司指定地点进行定损核定,核定后再转到修理厂维修。这样一来,形成了“三角形”的循环线路,耗费了车主大量的时间和精力。

  显然,平衡好消费者、保险公司、维修厂三者的关系,是当前新能源汽车保险行业塑造形象的重点之一。

  北汽新能源昌石服务站目前提出了“车管家”的概念,向用户提供一站式服务:从保险出单、定损、核准修理到赔偿,全面受理北汽新能源汽车的保险业务。“一站式服务”使类似昌石服务站的汽修厂商或4S店经销商在消费者和保险公司之间搭建了一个有效的沟通平台,省去了消费者“两头跑”的麻烦。

  昌石服务站副总经理王根表示,昌石服务站目前是中国人保和中华联合两家保险公司的定损点。出险车辆进入服务站后,站内工作人员对出险位置进行拍照,将照片传给保险公司核准,车主在整个过程中知晓理赔进度即可。不仅如此,核准过的车辆维修费用一般由车主垫付,而“一站式服务”则取消了该环节,节省了车主等待领取赔偿的时间。

  “汽车保险,从根本上是保障消费者财产安全的一种形式。从传统汽车到新能源汽车,无非是产品和服务的升级。虽然,目前针对新能源汽车的保险服务内容与传统汽车基本相同,但是有一些细节还是需要向消费者提个醒。”王根对记者介绍。

  理赔是个技术活

  近年来,新能源汽车推广工作在全国铺开,得益于补贴和免税两项优惠政策扶持,主要体现在生产和流通环节,而与销售捆绑的保险业务并没有过多考虑补贴政策。

  以目前少数开展新能源汽车保险业务的中华联合保险公司为例,其签约新能源汽车保单以新车购置发票金额为准,不另外计算购置补贴份额。

  此外,关于新能源汽车的保费,王根告诉记者,基于新能源汽车没有发动机的构造,消费者可不必上“发动机涉水损失险”。在第二年没有出险的情况下,一辆九万多的北汽新能源汽车保费在3000元左右。

  事实上,汽车保险的服务内容大多集中在理赔环节。目前国内尚无针对新能源汽车的理赔制度,大多保险公司套用传统汽车理赔流程。对于消费者而言,基本分为报案、协助勘察定损、修车、提交材料和领取赔偿五个步骤。如果出现车被盗的情况,车主需到当地县级以上公安部门报案,60天后凭公安部门出具的证明进行索赔。

  电池不单独投保

  作为汽车领域的潜力股,新能源汽车突破了传统汽车构造,以电动汽车为例,电池成为供应清洁能源和动力的主体。然而,从新能源汽车市场份额小、电池成本造价高和技术故障不易处理等多方面考虑,国内保险公司不愿承担为电池单独设保的风险。但是一旦电池由于发生事故而造成损坏,维修或更换费用较高,消费者也不愿全额承担。显然,在新能源汽车保险领域,做好电池等关键零部件的服务,也是一项挑战。

  那么,车辆发生事故后,保险公司赔付哪些单独损坏的零部件呢?

  根据中华联合提供的车辆理赔流程资料显示:外饰灯具、车玻璃、天窗玻璃、车轮(包括轮胎、钢圈、轮毂盖)及倒车镜属赔付范畴,新增加设备、水箱、发动机及车身则不在其中。但是,除水箱外,不在列的零部件可单独投保损失险,如新增加设备损失险、发动机涉水损失险、车身划痕损失险等。

来源:新能源汽车网

26、东芝开发出新一代电动车专用锂电池 快充仅需6分钟

日本东芝公司日前宣布开发出新一代电动车专用锂电池,快充仅需6分钟。
  据介绍,与一般采用石墨作为负极材料的锂电池不同,这种锂电池使用钛铌氧化物作为负极材料,具有能量密度高、可超快速充电等特性。传统电动车锂电池快充30分钟也只能充到约80%的电量,新一代锂电池快充仅需6分钟就能充到90%的电量。东芝公司测试用的电动车充电6分钟后最终跑了约320公里。
  这种锂电池在充放电5000次后,依然可以维持90%以上的电池容量,且在零下10摄氏度的低温环境下仍能快速充电。
  目前,东芝公司已做出了容量为50安培小时、巴掌大小的新一代锂电池样品,并计划对其进行完善,争取在2019年推出正式产品。

来源:新华社

27、DPS测试高温聚合物燃料电池 降解速率破纪录

据外媒报道,丹麦电力系统(Danish Power Systems,DPS)与丹麦技术大学(Technical University of Denmark,DTU)、捷克的布拉格化工大学(University of Chemistry and Technology in Prague, Czech Republic)开展合作并在测试报告中宣称,在高温聚合物燃料电池(高温质子交换膜燃料电池,HTPEMFC)试验中,其操作稳定性(降解速率)破纪录。        

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在恒定载荷(constant load)条件下,该测试历史9000个小时,测试温度为160℃,DPS测试用电池的降解速率达到0.5μV/h,该降解速率相当于0.00008%/h。相较之下,参照膜的降解速率则高达2.6μV/h。整个测试周期为1.3万小时,该团队为测试电池分别配置了聚苯并咪唑薄膜及线性聚苯并咪唑薄膜(cross-linked and linear polybenzimidazole membranes),两者平均电压衰变率(average voltage decay rate)分别为1.4μV/h和4.6μV/h。
  DPS主要生产膜电极组(membrane electrode assembly,MEA)产品,是少数几家能生产聚苯并咪唑(polybenzimidazole,PBI)材质的厂商,该材料被用于制作燃料电池的塑料膜。相较于传统PEM燃料电池,该聚合物耐高温性更强,其聚合物电介质薄膜(HTPEM)的运行温度可达160-200℃。
  DPS燃料电池组(fuel cell stacks)采用甲醇作为燃料,甲醇生产成本低廉,从生物资源中提取甲醇的难度也较低。为装配燃料电池组,DPS与位于丹麦奥尔堡(Aalborg, Denmark)的SerEnergy开展合作,由丹麦能源部的EUDP项目提供资金支持。此外,SerEnergy为燃料电池组提供了出色的操作稳定性及极低的降解速率。

  近年来,DPS致力于提升燃料电池产品的出口量,该公司在电池用超高温塑料(膜)的制造方面取得了成功。据公司预计,该技术已十分成熟,其商业化运作将近在眼前。

来源:盖世汽车

28、充电只需五分钟 戴姆勒投资以色列快充电池公司

据路透社9月17日报道,以色列电池初创公司StoreDot在14日表示,在由德国戴姆勒卡车部门牵头的第三轮融资中筹得了6000万美元。此轮融资后,StoreDot的总值达到了到了1.08亿美元。



资金来源还包括Lucion风险投资公司和来自以色列和中国的金融机构,以及三星创投和诺玛投资公司。StoreDot主要致力于电池快速充电技术的研发。
  戴姆勒还以战略合作伙伴的身份加入了此项计划,以求加快StoreDot Flash电池技术在电动汽车市场的使用。戴姆勒董事会的成员Martin Daum表示:“卡车的电气化是戴姆勒的首要任务。”
  StoreDot表示,使用其研发的纳米材料和专利有机化合物合成的电池,电动汽车充满电将只需要五分钟。

来源:环球网

29、戴姆勒投资StoreDot 推动电池快充技术研发


据外媒报道,戴姆勒卡车投资了以色列电池技术初创企业——StoreDot公司,后者致力于研发电动车的电池快充技术,使其充电时间(约5分钟)与内燃机车的加油时间相差无几。
StoreDot公司于近期完成了一笔融资活动,共募得资金6000万美元,其中戴姆勒卡车占了较大比重,以色列及中国的数家银行也参与了该融资活动。StoreDot的投资商还包括三星创投公司(Samsung Ventures)。此外,戴姆勒公司计划推出一款新型电动车。StoreDot位于以色列的特拉维夫(Tel Aviv),该公司于今年初引入了一款电池样品,能够在5分钟内为电动车充满电,使其续航里程数达到300英里以上。
    戴姆勒商用车业务负责人Martin Daum在一份声明中声称:“快速充电技术是一项非常重要的研究议题,对拥有戴姆勒各卡车品牌的车队运营商而言更是如此,公司正与StoreDot共同致力于改进该项技术。”
    戴姆勒正对电动卡车开展研发工作,其旨在满足越发严苛的尾气排放法规,但由于电池成本过高、卡车载重后耗电两大,进而导致车辆频繁充电,上述两大难题影响了该电动卡车研发进程的推进。戴姆勒于2017年9月14日在纽约公布了旗下新款轻卡——量产型FUSO eCanter(6吨级),公司曾于近一年前推出过该车型的限量版。
    戴姆勒旗下的梅赛德斯-奔驰正致力于研发一款26吨级纯电动车型,该车型定位超市配送业务;大众旗下的曼恩(MAN)正在研发一款相近的卡车,而美国初创企业——尼古拉汽车公司(Nikola Motor Co.)计划于今年12月发布一款原型车。
StoreDot将采用部分资金致力于研发电池,相较于延长续航里程数,该公司将重心放在优化充电时间上。
    StoreDot联合创始人间首席执行官Doron Myersdorf在采访中表示:“若能够在五分钟内完成车辆的充电,将大大缓解司机的焦虑情绪。若驾驶员知道镇上某处充电站只需花费5分钟就完成爱车的充电,就像为内燃机车加油一样便捷,他们会支持电动车的推广的。”

来源:盖世汽车



30、现代摩比斯研发双向车载充电器 可反哺电网

    据韩联社8月16日报道,韩国最大的汽车配件制造商现代摩比斯宣布,研发出一款电动汽车车载双向充电器。配置了这款双向车载充电器(以下简称OBC)的车辆可以在充电站进行充电,并且车辆还能够通过电网向工业设施或家庭供电。

    OBC是实现车载电网(V2G)技术中最重要的部分,它允许电动汽车通过电网提供剩余电能,约10万部配置有OBC的电动车可以提供500兆瓦的电能。
    “这就像是在夜间低价买电又在白天高价出售。OBC将作为电动汽车的电能储备系统,在电量短缺情况出现时提供电能,”公司的一位发言人在电话中进行了进一步说明。
    在参考美国咨询公司Grand View Research的统计数据后,现代摩比斯预计到2025年,车载技术(V2X)的市场值将增长至30万亿韩元(约合267亿美元),对OBC的需求也将大幅上涨。
    V2X通信是将信息从车辆传递到任何可能影响车辆的实体,反之亦然。摩比斯发言人称:“V2X技术基本适用于电动汽车,电动车的OBC需求也将在未来十至十五年内上升。”
    公司声明中也说道,V2G技术目前正在全球范围内进行测试,例如日本、丹麦、中国和美国等。

来源:环球网

31、美研发MXene锂电池电极 电动车充电或仅需数秒

据外媒报道,美国德雷塞尔大学(Drexel University)的材料科学与工程学专业的研究员们与法国、以色列研究人员共同设计了新款锂电池电极,或许未来电动车的充电耗时只需短短数秒。


美研发MXene锂电池电极 电动车充电或仅需数秒


新款锂离子电池电极简介
    新款锂电池的电极采用了一款名为MXene的二维材料,其导电性高。据研究团队透露,未来新款锂电池或许能实现电动车的“近即时(near-instant)”充电。
他们表示,新电极或将解决长久以来一直困扰电动车市场的一大技术难题。在早前的研究中,该团队将目光放到了超级电容器(supercapacitors)上,该器件是便携式电子产品的储能设备。可惜的是,该器件仅能被用于快速充放电,无法长期储能。
如今,德雷塞尔大学的工程学研究员们采用了MXene材料,结合了超级电容器与传统大容量电池的优点和特性。
    首席研究员Yury Gogotsi表示,团队的研究成果驳斥了普遍接受的业内教条(dogma)——相较于双电层电容器(electrical double-layer capacitors)内所用的物理存储器(physical storage),电池内化学物质的电荷存储(chemical charge storage)的充电速率要慢得多。
    Gogotsi在一份声明中宣称:“我们抽取了薄薄的一层MXene电极,用于演示充电速率,整个充电过程只需数十毫秒。这主要得益于MXene材质的超高导电性,为未来研发超快速储能设备铺平了道路,未来锂电池的充放电耗时将仅需数秒,且所储存的电能要远高于常规的超级电容器。”


美研发MXene锂电池电极 电动车充电或仅需数秒

MXene材质简介

MXene是一款扁平的纳米材料,于2011年被德雷塞尔大学材料科学与工程系的研究人员所发现,其外观酷似三明治,由氧化物与导电的碳及金属填充物构成,而氧化物相当于三明治中的面包,将填充物夹在中间。在材料制造过程中,研究人员将采用层压法来制作MXene。不妨想象下桶装品客薯片的样子,该材质的各层材料就是如此堆叠而成的。
MXene材质电极的弊端及改进
    尽管MXene的导电性相当出色,但其结构不利于锂离子在电池内的扩散。对于锂电池的储能而言,锂离子留在氧化还原活性位置(redox active sites),这类位置的数量越多,电池保有的电量就越大。重要的是,电池还使锂离子能够自由移动,否则其无法到达氧化还原活性位置。
    为使MXene的锂离子能自由移动,研究人员对其结构进行了一定的调整。研究人员将MXene与水凝胶(hydrogel)相混合,改变了其结构,使锂离子能自由移动。
Yury Gogotsi表示:“理想的电极架构是多通道结构(multi-lane),以便锂离子高速移动。研究团队研发的大孔隙电极设计恰好实现了该目标,使充电过程短短数秒内完成。”
MXene电极的未来展望
    该大学表示,该款电池材料的研发应用具有重要意义,其在很大程度上解决了目前电动车推广受阻的一大技术难题。
    Gogotsi表示:“若未来该款低维导电材质电池电极得到采用,将大幅提升电池的充电效率及电量,进而将提升车辆、笔记本电脑、手机电池的充电速率,只需数秒或数分钟就能完成,无需苦等数小时。”
    Gogotsi表示,采用MXene作为电极材料的最大好处在于其导电性。但研究团队也承认,该电极材料及相关技术看似颇具前景,但目前仍不确定试制成功并用于车辆后的实际情况,但他们表示,一旦应用到车辆及手机中,将彻底颠覆当前所用的电池。


来源:盖世汽车

32、丰田固态电池电动汽车或2022年问世 充电仅需几分钟

据英国路透社7月25日报道,丰田公司致力于新型电动汽车电池研发,将大幅增加续航里程,实现快速充电,这款搭载新电池的电动车将于2022年上市。
  该款电动车基于全新生产平台打造,使用全固态电池可在几分钟内充满电。相比之下,目前使用锂离子电池的电动车即使快充也需要20-30分钟,并且续航里程只有300-400公里。
  一位丰田发言人表示,公司不会立即就此事发表评论。



随着零排放汽车在全球呼声渐高,丰田努力缩小与日产、特斯拉等电动车领域领导者的距离。丰田能否缩小差距尚不清楚,但可以肯定的是,要实现电动车量产化就意味着品质和可信度方面要过硬。
  法国里昂证券有限公司(CLSA)分析师Christopher Richer认为:“从实验室的研究成果到实现量产还有很长的路要走,从现在起到2022年,还存在许多变数。”
  新电动车的进展如何,从很大程度上取决于电池的研究进展。丰田向来看好氢燃料电池车和插电式混合动力汽车的前景,认为这是最具潜力的环保动力。2016年,丰田宣布将在自己的产品线上新增远程电动汽车,在丰田总裁的带领下,设立独立研发部门,专注于电动车发展和营销。
  据日本媒体报道,丰田最早将于2019年在全球最大的汽车市场之一中国实现电动车量产。新车基于现款跨界车C-HR打造,采用锂离子电池技术。与此同时其他汽车制造商,如宝马也在研发全固态电池,有望在10年之内投产。

  与当前市场上的锂离子电池相比,固态电池使用固体电解质,安全性能更高。

来源:环球网

33、或助推燃料电池汽车快速发展 可燃冰为制氢带来新希望

    我国首次海域天然气水合物(俗称“可燃冰”)试采满月了,来自中国地质调查局海域可燃冰试采平台的信息显示,截至6月10日14时52分,此次试采已连续产气31天,总产气量21万立方米,平均日产6800立方米。

  石油对外依存度长期居高不下是我国发展新能源汽车的重要因素之一。我国成功试采可燃冰,让人们看到了能源安全威胁得到缓解的一丝曙光。在汽车行业,可燃冰带来的话题效应也在持续发酵。其中之一,便是可燃冰实现商业化开采后,是否能解决燃料电池汽车制氢短板。
   ■“应用前景应该比照天然气”
  中石油经济技术研究院副院长刘朝全在《2016年国内外油气行业发展报告》发布会上曾表示,2016年我国原油对外依存度上升至65.5%,2020年前可能超过70%,对我国能源安全构成很大威胁。不仅如此,据了解,中国每年还要进口大量的天然气满足国内需求。国务院发展研究中心研究员郭焦峰告诉《中国汽车报》记者,这个数字达到300亿立方米。
  可燃冰试采成功“燃”起了希望。作为一种由水分子和气体分子组成的类冰状笼形包合物,其外形酷似冰,能像固体酒精一样被直接点燃,人类还可以从中分离出甲烷。我国已探明的可燃冰储量按当前的消耗水平,可满足近200年的能源需求。
  厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强告诉《中国汽车报》记者,可燃冰的成份与天然气一样,应用前景应该比照天然气。
  天然气的价格比较便宜,在居民生活、发电供暖、化工及汽车燃料等方面都有较广泛的用途。郭焦峰说:“天然气是一种洁净环保的优质能源,几乎不含硫、粉尘和其他有害物质,燃烧时产生的二氧化碳少于其他化石燃料。国产天然气价格大约1元/立方米(坑口价格),进口天然气的价格分为两种,现货价格大约1.5元/立方米,长期协议价格大约2元/立方米。”
  不过,我国可燃冰目前仅仅试采成功,离商业化开采还有较长的距离。林伯强认为,可燃冰实现商业化开采还需要10~20年,郭焦峰的观点是需要10~15年。“汽车产业是能源消耗大户,现在离可燃冰商业化开采还有一定时间,应加强汽车使用可燃冰的研究,迎接可燃冰的大规模应用。可燃冰的开采成本低于2元/立方米,就将有商业价值。”郭焦峰对《中国汽车报》记者说。
  ■制氢是燃料电池短板之一
  燃料电池汽车有诸多的优点,是新能源汽车发展的终极目标。同济大学张智明博士告诉《中国汽车报》记者,到目前为止,还没有哪一项能源生成技术像燃料电池那样将诸多优点集于一身。
  能效是衡量车辆能源利用率的重要指标,燃料电池的能效比较高。燃料电池将化学能直接转换为电能,不像传统汽车的发动机燃烧产生大量废气与废热。目前,直接使用氢气的系统效率超过50%,如果将燃料电池排放的废热加以回收利用,能量利用率超过85%。
  此外,燃料电池还具有环境亲和性。部分燃料电池会排放二氧化碳,但远低于燃烧汽油的排放量(约为其1/6)。氢燃料电池尾气排放只有水,可真正做到无污染,无温室气体排放。燃料电池还有无火花、低噪声、无废弃物处理问题、高机动性等特点。
  燃料电池汽车的前景十分美好,但全球仅有微不足道的几千辆车辆运行,催化剂、隔膜、储氢、系统复杂性和制氢5大难点制约了其商业应用。正如传统汽车使用汽柴油一样,驱动燃料电池的氢气来源是绕不过去的坎,成为制约燃料电池发展的短板之一。
   ■可燃冰制氢有工业化生产优势
  目前,氢气的来源主要有化工尾气回收、天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢等几种方式。“每一种制氢方法都有自己的应用场景,需要根据生产特点及用途,采用适当的制氢方式。”四川亚联高科技股份有限公司董事长王业勤向《中国汽车报》记者表示。气体设备网技术顾问张强的观点是:“主要根据气量大小、纯度要求以及氢气的使用频率选择制氢方法。”
  以往在化工行业,氢气往往作为副产品排放到大气中,从化工尾气中回收氢气的成本理应比较低,事实却并非完全如此。王业勤说:“从焦炉气中回收氢气的成本大约为0.6元/立方米,相对比较便宜。但是,从氯碱化工中回收氢气就会超过1元/立方米。”
  化工尾气中回收氢气数量有限,无法满足汽车产业的大规模需求。另外,燃料电池对氢气的纯度要求达到99.9%以上,否则催化剂容易“中毒”失去效能,化工尾气中回收氢气的提纯成本不可忽视。张强表示:“纯度为60%~80%的氢气,习惯上称之为化工氢。化工氢需要提纯,提纯成本与气体厂采用的工艺有直接关系,最后的销售价格大约为1.7元/立方米,如果不是大规模采购,价格会超过2.7元/立方米。”
  甲醇燃料电池(DMFC)不需要通过加氢站补充氢气,车载的甲醇分解出氢气提供动力,不过,这种燃料电池汽车没有成为主流产品。“甲醇的最大用途是生产聚丙烯,用于制氢的甲醇数量占比很小。有些地方还用天然气制造甲醇。”王业勤说。张强告诉《中国汽车报》记者,甲醇制氢的成本大约为1.8~2元/立方米。
  电解水制氢在业内被广泛关注。许多人焦虑石油资源枯竭,地球上水资源丰富,电解水制氢不容易产生这种隐忧。另外,电解水制氢只有一步,直接可得到纯度高达99.999%的氢气。
  然而,电解水制氢的成本比较高,制约了大规模推广应用。张强告诉《中国汽车报》记者,一立方米氢气大约需要4.8度电,成本超过3元/立方米。电解水制氢还有一个问题不能忽视,随着时间推移,电解池的电阻会升高,电解氢的耗电量会增加,导致成本上升。电解池的电极大约3~5年需更换一次,费用不低。
  随着天然气的普及,天然气制氢成为一个发展方向。王业勤称:“天然气制氢的成本相对来说比较低,大约为天然气价格除以2、再乘上1.2~1.3的系数。”
  张强告诉《中国汽车报》记者,天然气制氢的价格一般低于1.5元/立方米(纯度为99.9%),适合大规模工业化制氢,不过,生产工艺较长,有四个步骤,脱硫、分解、增压、纯化。

  一些业内人士指出,可燃冰试采成功后,人们逐渐认识其经济价值及应用前景,未来商业化开采后或补齐燃料电池制氢短板。

来源:中国汽车报


34、快充电池问世 或将彻底颠覆电动汽车领域


据英国《每日邮报》6月3日报道,美国普渡大学的科研人员开发了一种新型电池,可实现快充效果。该电池可为电动汽车和混合动力汽车快速充电,且不需要修建大规模充电基础设施,可以加快电动汽车以及混动汽车的普及。

  该新型电池是一款无膜电池,它利用新的液态电解质更换用过的电池液,就像在加油站加油一样。用过的电池液或电解质还可以被收集起来,批量送到太阳能电厂、风力发电厂或水力发电厂再次进行充电,变成电解质,加以循环利用。



此外,由于膜污染会缩短电池寿命,而且有可能会引发火灾,所以这款无膜电池组件十分安全,可安装在住宅内,性能稳定,可达到生产和销售的要求,成本也不高。
  普渡大学的这几位科研人员同时也是Ifbattery公司的联合创始人。Ifbattery是首家研发无膜流动电池的公司。
  普渡大学教授兼Ifbattery公司联合创始人John Cushman表示,电动汽车和混动汽车行业面临的最大挑战就是延长电池的充电寿命以及建设充电基础设施。对于驾驶员而言,最大的障碍就是给汽车充满电需要花费不少时间。
  该公司另外一位联合创始人兼普渡大学教授Eric Nauman表示,设计和建造足够多的充电站需要建设大规模基础设施,成本高昂。他还表示,Ifbattery开发了一套能源存储系统,采用这款无膜快充电池,给汽车充电就像给汽车加油一样。
  Cushman还表示,如此一来,精炼厂不再精炼石油,而是对用过的电解质进行处理,加油站也不再提供汽油,而是提供以电解质的形式为汽车供应能源的水、乙醇或者甲醇液体。

来源:环球网

35、瑞士尝试用钠镁材料替代锂开发蓄电池

    锂电池目前已获得广泛应用,但其具有明显的缺点,一是含锂的材料来源有限,二是目前锂电池中使用可燃的液态电解液,易燃易爆,安全风险较大。在瑞士国家科研基金会的支持下,瑞士联邦材料研究所、日内瓦大学、保罗谢尔研究所自2015年起联合展开了一项科研项目,尝试用钠镁材料替代锂开发蓄电池,取得阶段性成果。    
    科研团队提出一种全固体蓄电池设计,电池中使用的是固体电解质而不是一般常用的液态电解质,这种固态电解质是具有晶体结构的含钠离子或镁离子的化合物,钠离子和镁离子可在其中运动,由带正电荷的离子在电池电极间的运动实现电子的转移产生电流。
    根据实验结果,在常温(摄氏20度)下,钠离子即可在固体电解质中运动,而且固体电解质不会燃烧,并在摄氏300度环境下仍保持化学稳定性,因此安全性大大增加。因钠元素材料的来源广泛,与锂材料相比几乎是无限的。虽然钠材料制成的电池储存电能的密度比锂电池小,但在对储能单元体积要求不高的场合仍具有替代锂电池的可能,因此这一结果具有很重要的应用价值。

    针对镁材料开发的固体电解质也具有良好性能,镁离子在摄氏70度条件下可在其中运动。相比早期的一些研究结果,获得同样的导电性能需要摄氏400度的条件,科研人员认为是在正确的方向上取得了重大进步,展示了进一步改进的潜力和可行性。考虑到镁离子比锂离子携带的电荷多一倍,材料来源较多,化学稳定性更好,用镁取代锂作为电池材料具有更加诱人的前景。

来源:科技部

36、高比能量动力电池取得阶段性进展

    在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持下,由合肥国轩高科动力能源有限公司牵头承担的项目“高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用”取得了阶段性进展,开发完成能量密度达281Wh/kg和302Wh/kg的电池单体样品。

    项目团队围绕高比能、高安全、长寿命动力电池的开发,通过电池模型模拟分析,从材料体系匹配和电芯设计工艺角度对新型正极材料、硅基负极材料以及高安全电解液等开展了深入研究和技术攻关。目前,采用高镍正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达281Wh/kg,1C倍率充放室温循环350次容量保持80%;采用富锂正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达302Wh/kg,0.5C倍充倍放室温循环195次容量保持80%。项目突破了高比能量电芯的材料体系匹配技术、极片加工制备技术与环境控制技术,在电芯极片设计、电芯制备过程工艺技术、性能及安全性能测试等方面取得了显著成绩,形成了高比能电池开发的标准化作业流程与开发平台。项目研究成果将逐步拓展应用于各类动力电池产品的研发,为我国高比能量、高安全锂离子电池的开发提供关键基础。

来源:科技部

37、日本开发高活性催化剂 有望促进燃料电池的普及

许多无机金属氧化物可以用作氧还原、析氧及析氢反应中能量变换的催化剂,但在多数情况下,它们的催化性能却并不高。究其原因,主要是它们的导电性低、催化活性点的面积小。
    日本九州大学的研究小组用导电性强的碳纳米管(CNT)作基本材料,首先用聚苯并咪唑(PBI)将其包裹覆盖,然后通过溶剂热法,在其上面合成尖晶石结构的无机金属氧化物(NixCo3-xO4)。采用此法制成的燃料电池用催化剂的氧还原及析氧反应的效率非常高,而且催化剂的耐久能力也很强。课题组将以往制作CNT/PBI/Pt催化剂的方法应用到无机金属材料,在导电性强的纳米管上均匀涂覆尖晶石结构的无机金属氧化物纳米晶体,从而提高了催化剂活性。
本成果发表于《Scientific Reports》电子版上。


来源:科技部

38、特斯拉获得新专利 可自动实现高速充电

据国外媒体报道,下一代电动车充电站正在逐渐进入现实生活中,而多数企业也正在致力于让这些充电站充电速度达到最快。而特斯拉公司也正在寻求充电过程的自动化,并准备将其应用于自己的充电基础设施中,以满足完全无人驾驶技术的升级需求。



最近,在一份对外公布的专利申请书中,特斯拉给出了一个潜在的解决方案。按照该方案提出的方法,特斯拉充电站未来可以实现高速充电和自动化充电。
  首先需要注意的一点是,有时候各个企业申请的专利技术最终未必会转化为商业化用途。因此,对特斯拉的这项专利技术也不能过于乐观。相反,应该从另一个角度来看待特斯拉的这一新技术,并仅仅将其看做是一项令人感兴趣的专利而已。
  针对这项充电技术,特斯拉最早在2014年提出了专利申请,并在随后的2016年对申请内容进行了更新。本月初,这项专利申请最终正式公开。这项专利技术的名称为:“在电动车充电过程中由充电站提供的热调节”。专利内容描述了一个能够给电动车电池自动充电的地面安装系统,其具有外部冷却系统,能够实现高效快速的充电过程。
  以下就是专利申请书中给出的该系统部分重要的草图和原理图。


特斯拉获得新专利 可自动实现高速充电


据报道,这种充电系统的物理外形与无线感应充电方案类似,但属于有线连接。因此它具有一个相对较高的充电效率。
  特斯拉在专利文件中还对这种热调节状态的工作方式进行了描述:从电动车到充电站的初始信号通过无线通信连接方式(例如蓝牙)发送,并通过这种连接方式实现电动车与充电站之间的配对。作为回应,合适的电动车充电器连接将会由此确定。包括用于充电的连接(部分情况下,在充电过程中,要实现一个热状态调节的动态流动连接)建立。然后,一个温度需求信号或其他任何形式的热信息将会通过充电器中的信号线被发送到充电站。
  在采用直流方式充电过程中,电池会出现发热情况,因此这种新的充电系统配置了一个更高功率的电动车电池外部冷却系统,以实现更高的充电速率能力。就像特斯拉公司首席执行官埃隆·马斯克所暗示的,未来特斯拉超级充电站version 3将会实现超过350kW的充电功率。
  这种充电站也存在一个缺点:与特斯拉以前展示的充电方案“机器蛇充电器”相比,这种地面安装的充电系统增加了自身的复杂性。

来源:腾讯汽车


39、我国超高能量密度锂空气电池技术取得重要进展

4月1日,据科技部消息,国家重点研发计划新能源汽车重点专项2016年度立项项目——长续航动力锂电池新材料与新体系研究已在超高能量密度锂空气电池技术研究方面取得了重要的进展,将固态锂空气电池由概念变为现实。


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据悉,研究团队围绕锂空气电池双功能电催化剂材料、高容量空气正极材料、高安全性气密性双面保护金属锂负极材料,以及高化学稳定性电解质四大关键材料进行研发,开发出固态锂空气电池从材料匹配到原型器件集成的新技术。研究成果初步解决了实现固态锂空气电池的核心科学问题,成功示范了固态锂空气电池的可行性。
    目前研发的固态锂空气电池已实现了电芯的可逆充放电,随着后续技术优化和创新,电池的能量密度、功率密度等性能将显著提升。团队研发的液态锂空电池方面能量密度已达到780Wh/kg,将显著提升我国在高能量密度电池方面的技术能力。

来源:电缆网

40、高比能量动力锂离子电池高镍正极材料研发取得阶段性进展

国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项2016年度立项项目“高比能量动力锂离子电池开发与产业化技术攻关”在高镍正极材料研发方面取得突破性进展。
    项目研发团队在第一阶段通过基础配方实验,解决了高镍系材料放电比容量低、首效低的技术难题,结合前驱体控制结晶合成技术、富氧气氛二次固相合成技术和配方调整、包覆技术等关键技术,提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度,减少材料表面与电解液接触,降低材料表面残余Li量,在不提高Ni含量的前提下,将高镍系材料首次放电容量提高至≥206mAh/g,首效≥90%,振实密度≥2.1g/cm3,磁性杂质含量≤40ppb,pH≤11.7,拥有一条20t/月中试生产线。
    同时,针对当前前驱体中Ni、Co、Mn三种元素连续梯度制备困难以及均匀性不好控制的技术难题,项目组采用Ni、Co、Mn三种溶液单独配制,各自通过设计程序精确控制流量进入反应釜的新思路,设计、制作了100升实验装置,编制完成控制程序,对制备工艺参数进行优化,实现了前驱体中三种元素从核到壳按任意曲线连续梯度分布,从而大幅降低因组分突变而导致的材料在体积效应、应力等方面的不均匀性,减少颗粒在充放电过程中的微裂纹,提高容量保持率。该方法同时提高了前驱体的批次均一性,合成的前驱体为二次球型结构、粒径及组分梯度分布可控、振实密度高于1.8g/cm3。
    以上结果,为高镍三元正材料的组分及梯度精细设计、为开发高比容量、长寿命的梯度高镍正极材料打下了良好的基础。 

 来源:科技部

41、日本开发出不易短路和起火的锂电池

    日本产业技术综合研究所先进镀膜技术研究中心近日对外宣布,其研究人员在材料中采用氧化物单结晶,开发出了电池内部不易产生短路的“全固态锂二次电池”。

    以往的产品每1平方厘米通过0.6毫米—0.8毫安的电流就会出现短路,新产品则在每1平方厘米通过10毫安的电流也不会产生短路,未来有望用作医疗机械电池等。
研究小组将氧化物固体电解质材料“石榴石型氧化物”合成为具有过去10倍左右的锂离子导电率的单结晶,阻止了引起短路现象“树枝状结晶”的发生,并将微粒子和气体混合喷射到基板,接合电极与电解质。

来源:科技部

42、可液冷降温 柯咖姆推出新款XPAND蓄电池

盖世汽车讯 据外媒报道,柯咖姆推出最新款XPAND电池组,配有“先进的液冷设备”,电池的能量密度在150 Wh/kg。XPAND电池组的容量为7.1 kWh(XMP71P)至11.4 kWh(XMP114E),可采用堆叠方式扩展至最大值(1.5 MWh),若雷诺旗下的Master ZE商用面包车采用该款蓄电池,其续航里程数或将达到4000英里。


锂电池,柯咖姆XPAND电池组,柯咖姆XMP71P


值得注意的是,柯咖姆旗下全自动蓄电池(含电芯和蓄电池包)生产设施都设在美国,目前的年产能为700 MWh。该款电池采用陶瓷分离器(ceramic separator),还采用了热量遏制(thermal containment)技术,防止蓄电池热逸散。XPAND蓄电池的防护等级已达到IP67,该款电池产品全面防尘防水。即使将该款蓄电池置于水下1米,持续时间长达半小时,等取出后依然能照常使用。此外,这款蓄电池符合ISO 12405、ECE R100、J2929和ISO 26262标准的相关要求,且经UN38.3认证。


锂电池,柯咖姆XPAND电池组,柯咖姆XMP71P


XPAND蓄电池向电动车市场提供了具有成本效益的优质电池。该电池采用先进的液冷设备,可直接对电芯表面进行冷却,最大限度地提升容积效率(volumetric efficiency),相较于配置空气冷却系统,这款蓄电池的质量减轻了75%。结合其他先进的电池技术,XPAND蓄电池的能量密度将高达150 Wh/kg。
XMP71P蓄电池的电芯使用寿命长,循环寿命(cycle lives)为6000次。XPAND的模块采用“即插即用(plug-and-play)”设计,所有外部接头都在前板(front panel)上,易于将XPAND设计为各类电动车应用和现场蓄电池的服务。XPAND蓄电池管理系统(BMS)拥有电池诊断、电池状态预估和灵活的系统架构,提供更多精确的荷电状态(SOC),辅助电动车操作人员更为准确地评估在重新充电前,其电动车还能开多久。


锂电池,柯咖姆XPAND电池组,柯咖姆XMP71P


目前已对该电池系统进行测试,确认其满足北美、欧洲和亚洲国际海运及运输用户们严苛的电磁兼容性(EMC)要求。柯咖姆向全球50多个国家的各个行业提供各类锂离子电池/聚合物电池方案,产品遍布军工、航空航天、海洋、电动车、蓄能系统和工业市场。柯咖姆拥有150多项电池相关专利,现场使用性能总量高达650兆瓦小时。

来源:盖世汽车

43、美研发出全固态电池 能量密度/电池寿命提升

据美国媒体3月15日消息,德州大学奥斯汀分校机械工程和材料科学教授John Goodenough 是锂离子电池的发明人之一,今年 94 岁高龄的 Goodenough 教授领导了一个团队发明了一种快速充电的低成本全固态电池。研究人员称,新型电池提升能量密度,并增加电池寿命。


Goodenough 教授称,他们的发现能解决许多现款电池固有的问题。含有液体电解质的锂电池因为设计限制而不允许快速充电。如果强行快充,它将导致金属晶须的形成,最终可能会发生短路或爆炸。固态电池不存在这些问题。

  研究人员使用固体玻璃电解质代替液体电解质,能防止金属晶须的形成。此外固态电池还能在零下 20 摄氏度的极端低温下工作。固态电池的能量密度是今天锂离子电池的至少三倍,充放电超过 1200 次。

来源:环球网

44、石墨烯2020年或撬动万亿产业链 亟待产业化

石墨烯是以六角形呈蜂巢晶格排列的薄膜,仅一个碳原子厚,是迄今已知最单薄的纳米材料。它恬静低调,把胜过钢铁20倍的“坚强”,“掩藏”在黑黝黝的石墨易脆外表下;柔顺得富有可塑性,卷成圆筒状成为一维碳纳米管,团作球状可得到零维富勒烯;通体透明能被一眼看穿,却只吸收微弱的光线。
    中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一。
2月4日,为贯彻落实日前发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,国家发改委公布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》2016版,将石墨烯等新材料纳入其中。
超轻薄型飞机、海水重防腐涂料、柔性折叠手机和远红外发热理疗护具……与石墨烯有关的产品渐入百姓视线,令人惊叹它既可“高大上”又能“接地气”,几乎无所不能。
目前,我国石墨烯产业化一枝独秀,处于世界领先地位,主要是其正在快速推动制造业升级转型。有专家预测:2020年石墨烯将撬动万亿产业链。但同时,专家呼吁要加强石墨烯在战略高技术产业的布局,如信息、光电和生物等领域。正如中国科学院院士刘忠范所言,“抓住石墨烯发展良机,提升我国高科技产业竞争力。”那么,我们将如何把握“天时地利人和”之契机,才能赢定未来?全国两会期间,记者就此采访了业内资深的专家学者。



天时:时运所致 引领碳时代
2004年,石墨烯在英国“呱呱落地”,两位英国科学家因在实验室从石墨中剥离出石墨烯,并证明其特殊性能,在2010年获得诺贝尔物理学奖。从此,作为碳家族中新材料的一员,石墨烯一夜成名,世界瞩目。
    时运所致。有学者指出,21世纪将是碳的时代,而石墨烯将可能引领风骚,全方位改变人类社会。因为它犹如大隐于世的功夫高手——静若处子,动若脱兔。
仅一个碳原子厚,石墨烯是以六角形呈蜂巢晶格排列的薄膜,是迄今已知最单薄的纳米材料。它恬静低调,把胜过钢铁20倍的“坚强”,“掩藏”在黑黝黝的石墨易脆外表下;柔顺得富有可塑性,卷成圆筒状成为一维碳纳米管,团作球状可得到零维富勒烯;通体透明能被一眼看穿,却只吸收微弱的光线。
    石墨烯骨子里迸发的“速度与激情”,着实令人惊诧。它对热的传导兴奋程度高于碳纳米管和金刚石;在常温下,导电性能达到光速的1/300,完胜一般导体等。石墨烯是第一个被证实单独存在的二维材料,仿佛是打开了新知世界的大门。它凭借与众不同的“个性”,愈发被期许引爆颠覆社会变革的力量。
    然而,石墨烯应用显现两面性:安静下有着强大亲合力,用适当的方式和其他材料结合,或如同工业味精在其中添加一点,可增强性能,提升传统产业的层次;能动中却难以琢磨驾驭,如高导电性、高导热性、高透光性,正是目前从事石墨烯材料的研究机构和企业共同面临的技术瓶颈,激发各国科研人员争相探索挖掘它无可替代的“杀手锏”级应用,这也是未来二三年内石墨烯产业化能否成功的关键所在。
    与碳纳米管、碳纤维不同,“石墨烯不是一种材料,而是一批材料”,正如“石墨烯之父”、诺奖得主安德烈·海姆在接受科技日报记者专访时强调。从长期看,石墨烯材料可能同钢铁、塑料一样重要,有可能代替硅成为信息技术的基础材料,还可能在能源、交通、航空航天、柔性电子和医疗保健等领域大放异彩。
地利:战略把握 破冰产业化
    国家层面的需要,影响和决定一个产业的高度和发展方向。目前,世界很多国家将石墨烯作为高技术发展的战略制高点,尤其在高端研发方面竞争激烈。
    欧盟率先在2013年启动石墨烯旗舰计划,斥资10亿欧元;英国和韩国分别投入5000万英镑、3.5亿美元,进行石墨烯商业化计划。值得一提的是,当前欧美日韩等国家地区的石墨烯相关技术研发都以企业为主体,如IBM、三星公司等,并加强产学研结合的路径,深耕信息、光电和生物等高新技术研究,在战略上已形成主动。美国石墨烯产业已形成相对完整的石墨烯产业链。
“我国的石墨烯产业一枝独秀。现在主要对传统产业升级做得较多,这与企业的创新能力增强和高校产学研结合日渐密切相关,几乎每个石墨烯企业背后都有大学研发的身影。但在高技术研究方面比较缺失,国家还没有大力投入,企业更无足够实力去开展。如不改变,我们也许将会在战略布局上丧失优势。”国家新材料产业发展咨询委员会成员、中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春对科技日报记者说。
    清华大学深圳研究生院院长、碳材料专家康飞宇指出,“国内石墨烯产业尚存在不足:首先是原创研究和应用匮乏,多为集成创新;其次,国内有些所谓石墨烯产品只是与石墨烯‘沾边’,未挖掘出其核心技术,应用主要是锂电池导电添加剂、涂料和导热膜等中低端产品;再有,急功近利者打着石墨烯的旗号‘忽悠’投资圈钱,导致市场鱼龙混杂。由此,企业需练好基本功,行业亟待制定标准和规范市场。”
“破冰产业化,关键在于石墨烯这一新兴材料能给人们带来什么!”中国石墨烯产业奠基人、深圳清华大学研究院原院长冯冠平提出。他强烈建议:“我国企业不能跟着论文走,要跟着市场走;投资不要跟着股票走,要跟着创新型企业走;地方政府不要跟风走,要多为石墨烯企业的新产品使用创造条件,培育这一新兴产业。”
人和:融通中外 拓展朋友圈
    俗话说,天时不如地利,地利不如人和。石墨烯产业要形成良性发展环境,更需要的是齐心协力。
迄今,中国业界对外已同美、英、西班牙、澳大利亚等25个国家和地区的企业及研究机构,建立了合作关系,由中国石墨烯产业技术创新战略联盟每年召开的“中国国际石墨烯创新大会”成为全球最大规模的石墨烯产业促进大会,以中国引领的全球石墨烯产业“朋友圈”正在形成。
“中国正引领全球石墨烯商业化进程。对此,世界应该感谢中国。”近些年来,频繁来华考察石墨烯产业的海姆对记者表示。之所以能有这样的结果,与最初一批海外留学精英人员回国研发和创业密切相关。而随着行业的快速发展,急需引进海内外不同领域和背景的高层次复合应用型人才。
有专家担忧,尽管在石墨烯产业链中,我国率先形成上中游链条,但是下游还处于起步阶段,基本以中小企业绵薄之力为主。而这阶段才蕴藏着高附加值,若长期发展乏力,不仅会导致巨大利润拱手让人,还将制约上游发展,殆尽初期积累的优势。


来源:科技部

45、德国电池供应商AKASOL推新一代锂电池 使用寿命延长50%

盖世汽车讯 据外媒报道,经过了长达8个月的耐久性测试后,德国高性能电池系统供应商AKASOL宣称,旗下最新款锂电池模块AKAMODULE(分为46Ah和53Ah两个版本)能够耐受各类极限条件。测试结果表明,由于该模块采用液冷设计(由内部开发),电芯材质极其均匀,与其他制造商的规格相比较时,其电池的使用寿命最多能延长50%。若将该款电池应用于纯电动巴士,即使里程数超过百万公里后,该款电池仍能继续使用。
    AKASOL项目管理、测试及服务部负责人Björn Eberleh称:“即使在46Ah和53Ah两个版本的电池模块分别经历8000次和3000次满负荷周期(full load cycles)以后,该电池模块的电容量依旧能保有其初始容量的80%。即使只剩下30%的残留电量,电池模块依然能够运行,因此满负荷周期的总量应该能达到1.5万次。测试的另一个结果是:单个电芯的变质受损均匀,该结果令人满意,将大幅降低装配线上的容量损耗,这意味着电池的使用寿命能够延后更久。”


锂电池,AKASOL新款锂电池模块,AKAMODULE使用寿命延长50%


在室内测试环境中,AKASOL工程师们将46Ah和53Ah两个版本的电池模块置于极限条件下测试。在50-55℃和100A的恒定载荷的测试环境下,电池组件可全周期(full cycles)运行长达1.5年之久。电池容量、电芯电压和内部电阻的差值证实了电池专家们此前的预测。在某些应用领域,其性能表现将超出预期。


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事实上,由于电池生产存在差异,各类运行情况也不尽相同,在特定储能装置内进行充电时,各电芯的充电将变得不均匀。为此,电池管理系统必须确保各电芯的充电状态达到同一水平。在多电芯电池中,这一电量平衡方式使整个系统的容量得以被充分利用,且使用寿命更长。电池模块的综合集成度极高,AKAMODULE的能量密度达到140 Wh/kg以上,使车辆的里程更长,耐用性更佳。
    AKAMODULE均采用水-乙二醇混合液作为冷却剂。此前,该模块的生产以及混合液的整合被工艺极其复杂,后来找到了一种新的制造方法进行简化,导致电池的体积大幅减小。

来源:盖世汽车

46、俄物理学家研制“纳米发动机”电池

    俄罗斯科学院的研究人员正在研制一种极其微小的内燃发电机,用于为电子设备、笔记本电脑及医学芯片提供电力。目前常见的电池,其能量密度相比于常见的燃料不到十分之一,研制一种微型发电机提供电力是一种提高能量密度的解决途径。

    近年来,各国科学家都在积极寻找替代铅锌及锂离子电池的技术,其中燃料电池作为一种有前景的方案被广泛研究,但其通过氧化燃料的方式产生电力的效率仍低于目前常见的内燃发动机。俄化学家在实验中偶然发现,在水中通入电流并不断地改变电极方向会引发含有氢氧混合气体的微小气泡产生,伴随着电极转化的频率及电极之间的距离改变,会导致这些气泡的燃烧并产生水分子,这一过程无法用肉眼观测到,因为气泡极其微小。对于这一现象,俄研究团队尝试利用这种“纳米爆破”,搜集爆破产生的压力,使其驱动内燃机气缸运动从而产生电力。为此,研究人员设计了专门的实验装置用于跟踪单个微气泡的产生及爆燃,并试图测量其爆燃所产生的压力。
    任何一种燃料燃烧都会产生两种现象:热量和压力,而对于内燃机来说需要利用的只是压力。俄科学家测量出单个微气泡爆燃后大约有0.3微焦耳的能量转换为压力,目前科研团队正致力于研制如何搜集这些能量并通过足够微小的内燃机将其转化为电力。

来源:科技部

47、5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

2016年,格力董明珠对珠海银隆的亲睐一下子让钛酸锂电池电池成为了舆论讨论的热点。大肆的媒体报道宣传将钛酸锂电池捧上了天,不熟悉电池的人以为是一种新的电池种类,实际钛酸锂电池还是属于锂离子电池的范畴,只是负极材料使用了钛酸锂(Li4Ti5O12,Lithium titanate oxide,LTO)。这类材料的一个特点就是结构稳定性很好,可以适用于长寿命、快充等领域,另外它与锂离子电池负极中常用的石墨材料相比,电位比较高,达到1.5V (vs. Li/Li+),安全性相对较好,但是也造成了钛酸锂在全电池的电压相对偏低,只有2.3-2.5V左右。

   国内生产钛酸锂材料比较早的有银隆、微宏等。其实早在10年前(2007年),东芝就有了基于钛酸锂负极的锂离子电池问世,东芝给它取了一个特别的名字:超级充电离子电池(Super Charge ion Battery, SCiB),它能在5分钟之内充满90%的能量!这里主要是通过SCiB电池的性能数据来说明钛酸锂锂离子电池的优缺点,给不了解该类电池的读者

   东芝的SCiB锂离子电池具有六大特点(图1):

   1. 高全性高。内部短路时产热较小

   2. 低温性能好。可以在-30摄氏度使用

   3. 快充能力强。最快甚至可以6分钟充电,相当于10C的充电倍率

   4. 寿命长。循环寿命超过上万次

   5. 功率输出高。瞬时大电流输出能力强,功率密度可与电容器相媲美

   6. 有效SOC窗口宽。LTO在电压曲线十分平坦,在整个SOC范围内占据了85% 以上


5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图1 SCiB锂离子电池的六大特点(单体电池的数据)

   

东芝的SCiB单体电池包括了功率型电池2.9Ah、10Ah和能量型电池20Ah、23Ah(图2)。其中,2.9Ah电池在35摄氏度下,SOC 范围20-80%的条件下,10C充电/10C放电的循环寿命高达40000次以上(图3),10Ah电池在5C充电/5C放电条件下,循环20000次以后容量保持率还在90% 以上(图4),20Ah电池在3C的充放电电流下,循环寿命可以保持在15000以上(容量保持率>80%,图5)。


5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图2 SCiB单体电池

5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图3 SCiB 2.9Ah电池的循环寿命

5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图4 SCiB 10Ah电池循环寿命

5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图5 SCiB 20Ah电池循环寿命

   其中,东芝还给出了SCiB 10Ah电池优异的 低温性能(图6):在零下20摄氏度可以用1C的电流正常充放电,并且没有明显的容量衰减。

5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图6 SCiB 10Ah电池低温性能

5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图7是2.9Ah SCiB电池的针刺、挤压和过充测试图片。

   针刺的实验条件为:电池充满电,室温24摄氏度,钢针直径5mm,针刺速度10mm/s,完全刺穿电池后钢针在电池内停留30min。实验结果:电池被刺穿、不冒烟、不起火、不爆炸。

   挤压的实验条件为:电池充满电,室温23摄氏度,挤压头直径15.8mm,挤压速度2.3mm/s,挤压变形量50%,挤压头在电池50%变形量的地方维持30min。实验结果:电池形变50%、不冒烟、不起火、不爆炸。

   过充的实验条件为:电池充满电,室温22摄氏度,充电电流3A,充电时间90min。实验结果:电池鼓胀、不冒烟、不起火、不爆炸。


5分钟充满90%,东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

图7 SCiB 2.9Ah单体电池针刺、挤压、过充安全实验

   

表1给出了SCiB单体电池的性能参数。采用了钛酸锂材料的锂离子电池电压只有2.4V左右,这要比采用三元材料的锂离子电池电压3.7V低了将近1.3V。但是SCiB的功率特性非常出色,其功率型电池的功率密度输出能力将近4909W/L,甚至达到了6664W/L;功率密度输入能力达到了5500W/L左右。但是SCiB电池的能量特性则比较差,无论是功率型还是能量型电池,均远低于采用三元材料的锂离子电池的能量特性。

表1 SCiB单体电池参数

Power Cell 功率型电池

Nominal capacity

2.9Ah

10Ah

Nominal voltage

2.4V

2.4V

Output Power (W)

420* (SOC:50%, 10s, 25°C)

1800* (SOC:50%, 10s, 25°C)

Input Power (W)

480* (SOC:50%, 10s, 25°C)

1500* (SOC:50%, 10s, 25°C)

Dimensions (mm)

W63 × D14 × H97

Approx. W116 × D22 × H106

Weight (g)

Approx. 150

Approx. 510

Energy density (Wh/L)

81.4

88.7

Specific energy (Wh/kg)

46.4

47.1

Output power density (W/L)

4909.2

6654.0

Output specific power (W/kg)

2800

3529.4

Input power density (W/L)

5610.5

5545.0

Input specific power (W/kg)

3200

2941.2

Energy Cell能量型电池

Nominal capacity

20Ah

23Ah

Nominal voltage

2.4V

2.4V

Dimensions (mm)

W116 × D22 × H106

W116 × D22 × H106

Weight (g)

Approx. 515

Approx. 550

Energy density (Wh/L)

176

202

Specific energy (Wh/kg)

93.2

100.4


   从上面的数据可以看到,采用了钛酸锂负极的锂离子电池其优点和缺点都十分明显:功率特性、循环寿命、快充性能、安全性都十分突出;但是其能量特性显然是其不可回避的短板。基于钛酸锂负极的锂离子电池,既不会像有些媒体那样大肆宣传的无所不能、也不会一点用武之地也没有。切入特定的细分领域、充分发挥其特点、规避其缺点、扬长避短是采用钛酸锂材料的锂离子电池的发展之路。

来源:中国汽车工业信息网

48、宝马研发固态电池技术 或于2026年量产

    固态电池的原理与传统的液态锂电池相同,只不过其电解质为固态,具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,同样的电量,固态电池体积将变得更小。不仅如此,固态电池中由于没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。

据悉,宝马固态电池的初始目标是将容量增加15%-20%。目前该电池正在开发中,但实现生产还需要10年时间,主要是耐久性测试耗时甚久。
    宝马现有电池技术的下一步改进将于2018年实现,正好可用于宝马届时要推出Mini Cooper E和新一代BMW X3的纯电动动力版本。
    不过,宝马将继续发展其内燃发动机技术,预计至少到2030年内燃发动机仍将是宝马汽车最受欢迎的动力选择。宝马希望将其内燃发动机的效率提高到33%,而电动传动系统的效率则高达90%。
宝马营销总监Ian Robertson表示:“内燃发动机还有很长的路要走。我们将提高内燃发动机效率,并采用多种方式将它们与电动车结合起来。插电式汽车速度更快、噪音更小、加速也更快,但为二氧化碳排放和经济发展设定新标准。现在立法正朝着这个方向发展,我们也将同时改进内燃发动机和电动动力系统。”

来源:网易汽车

49、不绝于耳的石墨烯和锂空气 “新”电池技术

猴年岁末,时间已经进入了2017年。动力电池技术相比前两年,似乎“亮点”要少的多。各种电池技术的“突破”也未汹涌袭来。“石墨烯电池”除了华为的新闻外,也没有什么太新的报道。也许到了总结一下的时候了。我不再想一一点评各种技术了,只是想说说对各类新技术总的看法。
关键词:华为X电池X石墨烯
当华为这个名字,与石墨烯和电池同时出现时,可能就不由人不联想到,石墨烯电池终于问世了。各种媒体上诸如“华为开启石墨烯时代”这类的标题党比比皆是,随便转发,阅读量就有10W+。但是如果看看华为发布的视频,可以清晰地看出,石墨烯只是用在了电池散热上,而与电极材料没什么关系。

石墨烯这个话题,我想多说几句。曾经看过一篇文章,文章称我国已成为世界石墨烯头号研发和产业化强国。截止2016年8月份,我国从事石墨烯研发、生产和应用的企业超过400家,占全球石墨烯企业的四分之三,技术专利方面,石墨烯专利申请占全球的三分之一。说实话,看到这个数字,我也很骄傲。是不是中国在石墨烯技术上真的逆袭了呢?
专利虽多,学术论文也不少,但是这些专利和论文,被引用的次数极低,说明这些专利在质量上普遍不高。因此,在石墨烯这个领域上,我们仍没有逃脱大而不强的命运。作为一个人口大国,基数大,做大并不难,但是做强,就需要努力了。

再说石墨烯这种材料,不论是力学性质,热学性质,光学性质还是电导率,石墨烯的性能都出类拔萃。如果评价石墨烯为“材料之王”,我觉得也不能说错误。可石墨烯虽然有“王者的风范”,也有“王者的尊贵”。制造难度大,成本也非常高。如果某个企业,能生产出个把公斤,可能已经是个很大的数字了。而某些公司,动辄几百吨的产量,就有点扯了。什么氧化石墨烯,石墨烯微片,石墨烯粉末,我觉得充其量只能算是改性的石墨。因为石墨烯是个很“石墨烯”的材料,单层性质很强,但是落个三五层,那些神奇的性质就退化的不少了,如果落个十几层,基本也就是石墨了,成本也就从1克几千块变成几块钱了。而且石墨烯由于是纳米材料,纳米材料对人身体多是有害的。石墨烯对人身体的毒性,目前已经明确了。所以这也注定不会有什么“石墨烯袜子”这样的神奇产品。
所以石墨烯虽是“材料之王”,但是绝对不是万能材料。成本和工艺上,都会让应用非常受限。所以笔者认为,真正的石墨烯电池,是不存在的。但是掺杂石墨烯的锂离子电池也许可能被生产出来。但是动力电池成本如此敏感的今天,嚷嚷着用石墨烯提高身价,又有几个会真正应用这种材料呢。
以上,就是我对石墨烯技术的总结,不局限于电池技术。帮助大家在看到石墨烯的新技术时,做一个判断。
关键词:新技术X突破X电池
作为电池技术的从业者,说实话,不论是什么:“充电几分钟,行驶1000公里”,“还是什么能量密度提升多少倍”,除了少数媒体的误读和添油加醋外,我相信都并非空穴来风。
比如说锂空气电池。这种电池的概念在1976年被提出,这种电池,理论能量密度超过3000Wh/kg,钴酸锂电池理论能量密度的十倍。而成本,每度电的费用,只有锂电池的四分之一。

百度2016年的电池新技术突破,锂空气电池技术突破就在其中,同时百度出的关键词还是MIT,这就像石墨烯与华为联姻一样。MIT和锂空气电池的结合,总会让人浮想联翩。也许这个突破,只是来自谋篇论文,甚至只是正好这时候媒体听说了这项电池技术而已。

锂空气电池到底如何。首先说到空气,就必须要加催化剂,这点可以参考燃料电池。谈到催化剂,就有贵金属和普通催化剂之分。贵金属催化剂自然会让应用受限,而普通催化剂,又很难长寿命的使用。即使用贵金属催化剂,充放电的可能性能上,还有进一步研究的必要。同时,由于正极可以使用来自于空气中的氧气,如果电解液从负极渗漏到正极,很可能让电解液直接泄漏到环境当中。相反,如果正极的空气中的氧气或者二氧化碳进入负极,也会和锂发生反应,轻则电池失效,重则有安全危险。所以这些有突破的技术,距离应用,还很远,只是实验室的原型性技术。

综上所述,从锂空气电池技术,再看看那些层出不穷的新技术。这些往往是来自于实验室,可能是某一实验环境下特定的实验结果,也可能是根据某些实验数据的演算,甚至只是估计或者假设。这就是我对这类报道的综合判断。可能会比较武断,但是到目前为止,仍未有漏网之鱼。虽然这只是科学与技术的差别,虽然科技两词联用显得亲密无间,但是不论是科学与技术之间,还是技术与产品之间,都存在着一道鸿沟。从科学原理到一个实验室的样机,并不难,我管此时的样机叫原理型样机,如果这种电池能验证原理,科学家和博士们就会很开心的发表论文了,如果这种原理型电池样机还有比较好的功率表现,那么基本上就可以“放卫星”了。但是这个原理型样机到真正的产品,可能要走上十年甚至二十年的路。可能有人会说,有些电池已经经历了好几十年了,但是这几十年中,这种电池的状态,可能只是停滞。所以,从科学到技术,再从技术到产品,这两道鸿沟,要迈过去,并不那么容易。
对于新技术,新标题党,笔者认为大可以这种态度来看,它只代表一种可能。
关键词:锂电池X燃料电池X?
锂电池是现在的主流技术,不论是电动汽车合适储能市场,锂电池的势头都很劲。燃料电池,随着丰田的推广,也逐渐被人们认识。国家也有相关的政策,可是对电池的能量密度及各种指标开始规定。准入门槛提高了,必然会挡住牛鬼蛇神,但是如果因此而形成了垄断,也会对技术创新起到阻碍的作用。因为笔者认为,锂电池对于新能源汽车,只是“过度技术”。虽然这种唱衰锂电池的论调一直就有,但是到现在,市场上让没有哪种新技术,可以大规模的替代锂电池。如果国家的政策优势,都给了有实力的锂电池企业,他们会不会“自毁长城”,致力于下一代电池技术的开发呢?

燃料电池技术相当古老,在我之前写得文章中,不止一次阐述了我对这种技术的观点。相比当前的锂电池,燃料电池更像是一种未来技术。所谓未来技术,起码有两层意思,第一,当前不方便大规模推广,第二,未来有成为主流技术的潜质。所以对于燃料电池技术,我觉得它在日本小范围的去发展和推广,没什么问题,但是如果全世界范围内去发展,我们仍需要去等。

对于现有技术,我觉得不妨设定一个小目标,实现了再说下一步。而对于下一代电池技术,到底是什么?估计没有人答得出来。不论谁说是什么,都是一家之言,除了引起口舌之争,估计也不会产生什么有价值的东西。但是我相信,老技术加上新需求会有新应用,新应用会催生老技术所达不到的新需求。需求和技术交织在一起,自然会有水到渠成之时。这便是新电池技术诞生最可能的契机。如果燃料电池的催化剂技术发展了,自然也就会带动前文提到的锂空气电池的进步。而燃料电池如果普及了,那么适用于锂空气电池的空气压缩机也许很容易就能买得到。同样,全钒液流电池发展了,锌溴液流电池也会跟着受到业内的关注。但当需求不明确的时候,补贴是来助推的还是搅局的呢?
这就是我对2016~2017年的总结,希望2017年,电池技术能更加精彩。


来源:EV视界

50、氢燃料电池或更适合卡车

近日,美国尼古拉汽车公司为氢燃料电池车找到了正确的打开方式——卡车。该公司发布的新产品“尼古拉一”型氢燃料电池半挂卡车。该车样车续航可达800至1200英里,约1287至1931公里。并且,燃料电池的氢来源全程零排放。



据资料显示,尼古拉汽车公司是一家设计和制造电动汽车、能源储存系统和电动汽车传动系统等的初创公司。“尼古拉一”型卡车由氢燃料电池提供电力。
  对于较为耗能的氢生产阶段,尼古拉公司计划建造100兆瓦太阳能发电场,利用太阳能电力通过电解反应把水转化为氢。同时,再用尼古拉卡车将氢运至加氢站,以实现全程零排放。
  尼古拉公司对外宣传,“尼古拉一”型卡车将于2020年投产,已收到仅30亿美元的订单。首批5千辆将于卡车制造商菲茨杰拉德合作生产。
  点评:
  此前也有消息透露,丰田正计划将中型Mirai的燃料电池技术应用于重型商用卡车,正准备在加利福尼亚测试半挂卡车中的大型氢动力系统的可行性。
  氢燃料电池由于其特殊的不稳定性,需要更多的周边配件加以稳定。在卡车上布置,相对于轿车空间更大,安置更为容易。卡车线路也相对固定,加氢站的建设布点可控。

来源:搜狐


词条标签: 电池 电动 新能源

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