动力电池是电动汽车产业化进程中最为突出的一项核心技术。
当前,国际的动力电池正处在一个关键发展的关口上,虽然近来在国内外锂离子动力电池的设计和制造水平有了很大的进步,但仍不足以支撑电动汽车技术上的要求和规模化生产的需要,所以一些人士提出搞什么低速小型电动车等便通的办法。当前,我们已密切的注视到,国际电动汽车界,正在实施一种“双管齐下”的战略,一方面对现有的锂离子电池毫不放松,继续努力提升科技和商业化生产水平,因为锂电池仍然在相当时间里占主流地位,与当前的电动汽车的发展有着休戚与共的关系,一方面,下大功夫研制新一代动力电池,日、美、欧发达国家已经动手,并取得研发上不少眉目,有望不久的将来,投入应用,以造就电动汽车产业又一轮全新的竞争态势。
当前,我国已成为世界上锂电池的生产大国,2010年全球锂电池产量42亿瓦·时,按市场份额划分,日本46%,韩国27%,中国25%,美国只占1%,但在奋起直追中。预计2020年可达860亿瓦·时,这主要是大容量的电动汽车锂电池急剧的增长,到时中国将成为世界上第一锂电池生产大国,但不是强国。
对于锂动力电池,国际上比较一致的评价标准有5项,即安全、能量密度、功率密度、寿命和成本,其中能量密度是整体性能中最重要指标。安全非常重要,是前提,目前锂动力电池的安全性有了很大的进步,当然还要进一步的提高,寿命通常指使用的允许循环次数,这已由世纪初的500次,提高到目前的1500次左右,成本从20万日元/千瓦·时降到目前的10万日元/千瓦·时,能量密度是指动力电池所输出的功率,适用于纯电动汽车,主要看续航里程,功率密度是指单位质量所具备的电能功率,适用于混合动力汽车上,表现为爬坡和加速性能上,近年这些指标都有很大提高,以纯电动汽车硬装的单体电池为例,在1994年为标志的导入期,能量密度为65瓦时/公斤,到1998年的初创期为90瓦时/公斤,再到2008年成长期达到110瓦时/公斤,预计2015年的高度发展期可达到200瓦时/公斤,但不少国内外专家指出,到2025年,锂动力电池能量密度可达到250瓦时/公斤,进入了一个终极发展期,再也无法有什么大的作为,致使电动汽车的重量,体积、里程都无法突破,对电动汽车产业更大的发展构成威胁,就像镍氢电池一样,目前还用一些,但会很快的退出动力电池的历史舞台,为此,必须加快研制新一代的动力电池。
对新一代动力电池的设想,它必顺利的满足现有汽车的续航里程和工况要求,从总体上看是向多元素组成的复合型空气动力电池方向发展,预计在2030年前达到产业的实用化,但在这期间会出现多样化的双电池技术相互配合性的应用。
近来1BM发布信息提出:目前广泛使用的锂离子电池将被空气动力电池所替代,这种电池可用于电动汽车和消费电子在内的所有产品中。日本新能源及产业开发机构(NEDO)提出:为了挑战锂电池性能极限,动力电池进入后锂电池时代,要加速促使空气动力电池的实际应用,通过国家设立项目达到目的。目前正在试验中的有锂空气电池、锂铜空气电池,镁空气电池,全固体锂硫电池,多元阳离子电池等,总的要求能量密度要比目前的锂离子动力电池提高8-10倍,功率密度要按动力模块需求设计,可达到6000瓦/公斤以上,成本比目前下降30-40倍,这样真正的电动汽车时代到来了。
当前,我们要针对国际动力电池发展趋势,调整自己的策略,对现有的锂动力电池,一定要敢于承认自己的差距,踏踏实实进行改进,尽快赶上国际水平,并尽快的投入商业化应用,如对最为核心的阳极材料,还主要依靠进口,我们不是没有锂资源,而是我们没有能力开发出和提炼出符合动力电池要求的碳酸锂粉未,绝大多数从智利,美国进口,在电池模块设计上,还缺乏经验和数据,使电池包水平上不去,这要努力加强电池包的热、电系统管理、在结构上应用计算机仿真技术,从数字化上加强设计及试验工作,要从整体系统和产业化上提升动力电池的水平;对新一代动力电池的研制,我们还基本处于空白状态,这要引起我们的警惕,不能再跌入滞后发展的泥坑中,所以建议在《新能源汽车产业发展规划(2010-2020)》中,重点进行安排好,组织好高度化的产、学、研、官研发和人才,资金等工作。
寄希望于新一代的动力电池
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