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电动汽车发展 电池仍是最大技术难题
来源:深圳市化工学会 | 作者:admin | 发布时间: 2011-05-02 | 10145 次浏览 | 分享到:

新能源汽车--电动汽车的热潮一浪高过一浪,但实际应用如何?在国外的一项测试中,电动车基础设施的缺失、里程不足和充电费用、以及高昂的价格,都成为消费者不会考虑购买电动车的原因。

各国对电动汽车研究和发展的支持,将有利于电动汽车产业化发展。但最终电动汽车的产业化发展,还是必须首选解决电动汽车所面临的技术难题。发展电动汽车目前需要解决3方面问题,电机、电控和电池。其中,电池仍是最核心的技术难题,目前世界各国都在寻求更为先进的电动车电池技术。

另外,对于中国电动车推广而言,所面临的另一难题依然在于缺乏"核心技术",致使国内生产电动车的成本提高。改变国产汽车厂商"雷声大,雨点小"的局面,仍有待于核心技术的进一步掌握。不少厂家正努力突破技术瓶颈(提交相关技术难题或科技成果到科易网),部分技术已自主创新。

对于最核心的电池技术,目前适用于纯电动汽车的包括燃料电池和蓄电池,其中蓄电池可以归类为铅酸蓄电池、镍基电池(镍一氢及镍一金属氢化物电池、镍一福及镍一锌电池)、钠电池(钠一硫电池和钠一氯化镍电池)、二次锂电池、空气电池等类型。科易网分析了目前主流锂电池的优势和不足,以及总结了各国正在开发的新技术,假以时日完美的电动汽车电池技术定将出现。

铅酸蓄电池--

经过长时间的发展,铅酸蓄电池早已进入成熟期,并曾一度广泛应用到电动客车上。但其容量低、体积大、污染严重的种种缺点,使其逐渐被部分汽车企业所弃用。

锂电池--

世界上第一辆使用锂离子电池的汽车是梅赛德斯-奔驰2009款的S400混合动力车,越来越多的其他汽车制造厂商也开始做同样的事情。据了解,近10年内全球电动汽车中约86%将釆用锂离子电池为电力供应。

锂电池是电动汽车核心动力电池。相比发展成熟的铅酸蓄电池,锂离子电池的单位重量储能高,价格也不昂贵,基本无毒。因此现在的新能源汽车普遍倾向于采用磷酸铁锂和锰酸锂电池。

锂离子电池的主要优点:

1、能量比较高。具有高储存能量密度,目前已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;

2、使用寿命长,使用寿命可达到6年以上;

3、额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V);

4、具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速;

5、自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,目前一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;

6、重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6;

7、高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;

8、绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

锂电池所面临的技术难题有:

1、锂电池的安全性。锂电池起火、燃烧甚至爆炸的隐患目前仍无法完全消除。

2、锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。

3、生产要求条件高,成本高。

目前作为主流技术的磷酸铁锂电池包括有体积大、质量重、充电慢、续航短等先天缺陷。

电动汽车电池部分最新技术——

1、纳米碳管电池。美国麻省理工学院的研究人员开发出一种利用正极涂层碳纳米管构建新特性锂离子电容和电池的方法,该技术在含氧化学物质中加入纳米碳管涂层,并与锂元素一起大面积产生电流。这种电池构造能够存储大约现有锂电池的5倍电量,并且还能提高放电能力,取得最佳性能。

2、新型铁碳储电材料。德国卡尔斯鲁厄技术研究所利用纳米技术研发出一种能明显提高电动汽车用锂电池储电能力、并降低电池成本的新型铁碳储电材料。

研究人员用几种原始材料与一种锂盐混合并加热,由此生成了一种带有含碳纳米管的全新纳米结构材料。这种方法在纳米尺度材料上一举创建了储电单元和导电电路。研究人员称,目前这种稳定的铁碳材料的储电能力已达到现有储电材料的两倍,而且生产工艺简单,成本较低,而其高性能可以保持很长时间。

领导这项研究的马克西米利安·菲希特纳博士说,如果研究小组能够充分开发这种新材料的潜力,将来可以使锂离子电池的储电密度提高5倍。

3、KOLIBRI技术。DBMEnergy公司开发了一种前瞻性的电池技术--蜂鸟阿尔法聚合物技术 (KOLIBRI AlphaPolymer Technologie),该技术是由高品质的单个组件构成的复杂智能系统。试验中,电动汽车在中途没有充电的情况下行驶了605公里,其中,最高时速 130公里,平均时速90公里,给人们带来了极大的惊喜。

一次充电巡航600公里使电动车的行驶能力已经和传统燃料汽车完全一样,这将极大促进电动汽车的发展并加快其市场化进程。研究者表示,KOLIBRI电池高性能的基础是复杂的膜技术,使电池具有了高度稳定性和高效率。这种电池的层状结构摒弃了液体电解质,降低了高电流输出时产生的热量,效率因此提高到了97%。而且这种电池所含电力可全部用光,不会对电池产生损害。由于电池内部不含重金属、有毒气体、液体或酸,所以不会对环境产生特别污染。另外,KOLIBRI电池充电时间特别短,试验所用的电池充电时间仅需20分钟。更让人期待的是,据称这种电池的使用寿命可达50 万公里。

虽然这项技术似乎已经解决了电池技术的基本难题,但这种电池目前还不能批量生产,因此还没有上市,该电池还缺乏成本及安全性等对日常应用至关重要的信息。

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