谁是新能源汽车电池未来发展的趋势?固态电池?氢燃料电池?

作者:匿名2019-11-06 15:35:47

  

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2019年,诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊尔、斯坦利·惠廷翰和阿基拉·吉野,表彰他们在锂电池领域的杰出贡献。

其中最引人注目的当然是约翰·古德,他在97岁时成为诺贝尔奖历史上最老的获奖者。但更重要的是,他发明了锂离子电池,被业界称为“锂电池之父”。

的确,锂电池的出现彻底改变了人们的生活,被广泛应用于手机、电脑,甚至成功掀起了电动车的浪潮。截至今天,全球锂离子电池市场已经达到数百亿元人民币。

众所周知,新能源是中国汽车工业发展的重点。

中国新能源电动汽车产业始于21世纪初。2008年,新能源汽车在中国全面罢工,成为中国“新能源汽车的第一年”。然而,在2018年寒冷的冬季,根据中国汽车协会的统计,新能源汽车的生产和销售分别为127万辆和125.6万辆,同比分别增长59.9%和61.7%。2019年1月至8月,新能源汽车的生产和销售分别为79.9万辆和79.3万辆,同比分别增长31.6%和32.0%。

近年来,新能源汽车呈现出增长趋势。

新能源汽车的发展离不开其核心部件——电池。与其他商用充电电池相比,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、安全可靠等优点。此外,对于巡航范围,它也是48v电池。在充满电的情况下,锂电池电动车的续航里程比铅酸电池高三分之一,容量更大,续航里程更长。

自20世纪90年代初锂离子电池产业诞生以来,已经过去了大约30年。从日本的垄断到日本和韩国的霸权,中国、日本和韩国现在正处于三方对抗中,并逐渐走向中国的垄断。据日本经济新闻报道,中国已经是世界上最大的电动汽车市场。目前,在世界十大锂电池制造商中,中国企业占据7个席位,宁德时报和比亚迪分别排名第二和第三。锂电池的发展推动了新能源产业的发展。越来越多的汽车制造商投资于电动汽车的研发。例如,宝马集团的目标是到2021年在全球范围内交付100万辆电动汽车。

沃尔沃预计,到2025年,纯电动汽车和混合动力汽车的全球销量将各占50%。

大众计划到2028年,基于其电动平台,在其品牌下总共销售2200万辆电动汽车。

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据不完全统计,自2018年以来,已有近50起新能源汽车自燃或爆炸案例,这让消费者更加担心电池的安全性和稳定性。目前市场上使用最多的是三元锂电池和磷酸铁锂电池,其中三元锂电池因体积更小、容量密度更高,能够满足汽车更高耐久性的需求,被广泛应用于新能源汽车,如我们所熟知的特斯拉(Tesla)。

中国化工和物理动力工业协会秘书长刘焱龙指出,“从市场需求的角度来看,乘用车将是新能源汽车产业发展的主要方向。三元电池的高能量密度特性能更好地满足新能源乘用车的需求,因此三元电池已成为动力电池技术发展的焦点。

然而,有人怀疑三元锂电池的安全性能不够稳定,容易自燃。这并不奇怪,因为三元锂材料和磷酸铁锂材料的特性不同。当温度达到约200度时,三元锂材料将分解,而磷酸铁锂材料为约800度。与三元锂电池相比,磷酸铁锂电池具有安全稳定、高温性能好、重量轻等优点,被广泛应用于纯电动客车。

然而,动力电池的安全性是一个系统问题,而不仅仅是材料的原因。从发生自燃事故的纯电动汽车来看,有三元锂电池和磷酸铁锂电池。事实上,要解决电动汽车的安全问题,不仅仅是电池的问题。北京大学教授、锂电池“达沃斯”学术委员会主席齐鲁提到:“电动汽车的设计始终是问题的核心。”

由于车辆上装载电池的空间有限,正常运行所需的电池数量也很大。电池将以不同的速率放电,并以不同的发热速率产生大量热量。此外,时间积累和空间影响会积累大量热量,导致电池组复杂且多变的工作环境温度条件。如果电动车辆的电池组不能及时散热,电池组系统的温度将过高或分布不均匀。结果,电池的充放电循环效率将降低,电池的功率和能量性能将受到影响,并且在严重的情况下,热量将失去控制,系统的安全性和可靠性将受到影响,并且容易发生自燃。

因此,整个电池系统的管理和控制策略也非常重要。成熟先进的电池供电系统可以尽可能避免上述问题,为电动汽车提供更安全的使用环境。

近年来,新能源产品如雨后春笋般涌现出来。随着制造汽车的新力量的增加,对新能源产品,特别是纯电动汽车的竞争变得越来越激烈。虽然三元锂电池和磷酸铁锂电池是当今中国新能源汽车企业的主要选择,但由于成本控制、安全性、原材料渠道和补贴政策的倒退,它们已经不能满足当前新能源产业的发展需求,未来电池技术应该向哪个方向发展?

有人说这是固态电池。与以前使用的液体电解质锂离子电池相比,这种电池不容易燃烧,其能量密度至少是目前锂离子电池的三倍,其循环寿命仍然很长,同时其充电速度也大大缩短,从几小时缩短到只有几分钟。大众汽车此前曾表示,将在2024年至2025年间大规模生产固态电池,丰田也计划在2030年前大规模生产固态电池。然而,固态电池的技术要求很高,预计不会在短时间内迅速发展。因此,大众和丰田能否实现他们的愿望还不得而知。

其他人说这是一个氢燃料电池。氢气作为一种清洁、高效、安全和可持续的新能源,被认为是21世纪最具潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。氢燃料电池汽车具有无污染、能耗低、续航时间长、应用范围广等特点。然而,氢燃料电池的生产和储存成本高于动力电池,加氢站的建设是一个问题。因此,它还需要一段时间才能普及。

然而,无论电池将来会走哪条路,锂电池目前都是更可靠的选择。你怎么想呢?

文|陆晓燕