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新能源电动车行业资讯

未来新能源电池往这四个方向发展,但都不容易

2016-09-11 19:53:43 浙江人禾电子有限公司官网 已读

OFweek新能源汽车网讯 随着电动汽车的浪潮席卷全球,各大车企纷纷发力布局。受政策补贴刺激,中国电动车市场的增速均超越美国和欧洲,成为全球最大的市场,自主品牌乘着这股东风也得以蓬勃发展。因此,在2016年上半年全球电动车销量排行榜上,有9家自主车企进入前20名,比亚迪更是以巨大的优势成为销量冠军。

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  电池作为电动汽车的核心部件,与续航里程和充电时间密切相关。目前大部分的电动车都在采用锂离子电池,比如采用磷酸铁锂电池的比亚迪E6、三元锂电池的特斯拉ModelS和锰酸锂电池的日产聆风。电池技术百花齐放,例如以下的四大技术,就是未来重要的发展方向。

  纳米锂电池:充电时间大幅缩短

  技术发展使得电池容量不断扩大,但随之而来的是充电时间的延长,对充电速度也有了更高的要求。目前的主流电动车的慢充时间在5到10小时之间,快速充电能在1到2小时内充满,但长期使用会影响电池寿命。而世界上最快的特斯拉超级电站,仅需40分钟就能充电80%,但这和纳米锂电池一比就不算什么了。

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  新加坡南洋理工大学发明了一种基于纳米管的新型电池,能在2分钟内充电70%,其使用寿命长达20年。传统的锂电池无法快速充电,主要出于石墨电极的安全考虑,在工作时电极表面会形成电解质膜,减慢锂离子的运输速度。但南洋理工大学采用二氧化钛纳米管凝胶来替代石墨,能让化学反应加速,进而缩短充电时间。但由于工艺复杂,成本较高,这项技术要普及恐怕还需要好几年。

  锂空气电池:蓄电量倍数提升

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  锂空气电池的最大优点是能量密度高,目前的锂离子电池能量密度只有200Wh/kg左右,而现有的锂空气电池已经达到500Wh/kg,理论上的极限是12kWh/kg,还有极大的提升空间。IBM公司很看好这项技术,发起了“电池500”的项目,也就是将续航里程提升到500英里(即800公里)。

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  锂空气电池的正极是多孔导电碳,负极为锂电池,为了让锂离子和空气充分接触,特意将电池内部结构设计得像人体肺部一样,来加大与空气的接触面积。这种电池的充/放电效率较低,而且稳定性也是一大难题,在实际应用中可能会发生短路爆炸。最早看到它应用在电动车上,估计要等到2020年。

固态电池:更轻便,更安全

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  传统锂电池采用液态电解质,而固态电池原理相同,只是将电解质换成固态——通常是金属混合物。这样设计的好处是让更多带电离子聚集在一起,传导更多的电流,同时有效减少电池体积和重量,安全性更出色。因为液态电解质在高温下会发生副反应,容易产生爆炸,而固态电池就不会有这问题。

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  虽然固态电池全方面改良了锂电池,但特斯拉CEO马斯克并不看好它,因为它生产成本实在太高,短期内难以下降。正因如此,许多资金匮乏的新创公司或者破产,或者被收购。目前最接近量产的Sakti3固态电池就已经被戴森公司接手,戴森最近宣布投资14亿美元来建立电池厂,这场豪赌能否让固态电池尽快普及?仍有待观察。

  半固态锂液流电池:生产成本更低

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  在此领域最领先的莫过于蒋业明教授开创的24M公司,半固态锂液流电池可以说是对液流电池的改进,它的电极由锂化合物粒子和电解液混合而成,电极厚度比传统锂电池增加5倍,既提升了能量密度,又减少80%的“非活性”材料,从而降低了材料成本。

未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  同时这种设计还免去了干燥这道工序,意味着可以撤掉不必要的生产线,生产时间也得到压缩。据推测,到2020年每千瓦时容量的成本将降到100美元以下。这项技术颠覆了传统思路,但也意味着现有生产线和工艺不适用于它,所以24M公司仍处于摸着石头过河的阶段。

  除了以上这4项技术,还有泡沫电池、锂硫电池、石墨烯等也引起了广泛关注,大部分都处于研发阶段,还很难说哪种电池会成为下一代的主流产品。百花齐放虽是好事,但也造成了研究资金的分散。

 未来电池的4大发展方向:潜力虽好,发展不易

  某研究机构数据显示,在过去八年,新创公司平均只获得4000万美元的总投资,换成每一年就是500万美元,可以说是杯水车薪,要实现量产可谓荆棘满途。而反观实力雄厚的大公司,比如三星、LG和松下,近几年愈发保守,更倾向于改进现有技术,缺少大刀阔斧改革技术的决心。因此,锂电池在短期内不会被淘汰,仍将占据主流地位。