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动力电池要有高度 也要有深度

导读: 电动汽车的续航里程和安全性一直是业界和用户关注的焦点问题,为了提高动力汽车的工作性能,各大企业和科研机构纷纷加大了在电池领域的研究力度,力争在新能源汽车市场上抢占先机。

  电动汽车的续航里程和安全性一直是业界和用户关注的焦点问题,为了提高动力汽车的工作性能,各大企业和科研机构纷纷加大了在电池领域的研究力度,力争在新能源汽车市场上抢占先机。

  续航里程多有突破

  近日,日本两大电动车制造商丰田和日产分别公布了在动力电池领域的最新技术成果。这两家公司新一代密集能源贮备电力组可为电动及混动汽车提供持续时间更长的驱动力。

  丰田汽车公司正在研究以镁电解质取代当前锂离子电池中使用的锂电解质。丰田认为镁元素相较锂元素有两大好处。首先,镁可以允许密集能量储存。另外,锂是一种不稳定的金属元素,容易引起火灾发生,镁元素相对更加安全。该公司镁元素基础化学电池将在接下来的20年内面世。

  日产则在寻求一种添加剂,以提升当前锂电池的性能、扩充能量储存容量。日产采用的技术手段是在电池中掺进一种叫做“非晶一氧化硅”的添加剂,以提升锂离子电池能量储存容量。这种化学物质可使电池保留更多的锂离子,从而提升电池总体性能。

  国内的科研机构在此方面也取得了最新进展。今年3月,中国科学院深圳先进技术研究院唐永炳和其研究团队公布了最新成果“新型高能量密度铝—石墨双离子电池技术”。这种新型电池把传统锂离子电池的正负极进行了调整,并采用铝箔同时作为电池负极材料和负极集流体。该电池工作原理有别于传统锂离子电池:充电过程中,正极石墨发生阴离子插层反应,而铝负极发生铝-锂合金化反应,放电过程则相反。这种新型反应机理不仅显著提高了电池的工作电压,同时大幅降低电池的质量、体积、及制造成本,从而全面提升了电池的能量密度。据初步估算,500Kg的铝—石墨电池的续航里程可达到约550公里。与传统的锂电技术相比,这种电池具有明显的优势,不仅生产成本降低约40%-50%,同时能量密度提高至少1.3-2.0倍。

  此外,另有多家企业和机构加强对石墨烯锂电池的研究,以突破续航里程的难题。

  安全问题亟待解决

  在急切追求动力电池高能量密度的同时,它的安全性也不容小觑。近日发生的多起电动公交车失火和电池工厂爆炸事件,引起了人们对锂电安全性的极大关注。

  动力电池之所以会存在安全隐患,一部分原因是串联电池组存在电池单元平衡问题。电池在充放电的过程中由于电池组之间的差异性,会导致蓄电池存在过度充电或过度放电的现象,过度充放电都会导致电池的燃烧、爆炸危险的发生。

  另外,研究表明,以三元锂电池为例,电池充满电时其正极的材料组成是脱锂态的钴酸锂,负极是嵌锂碳。钴酸锂在高温下会发生分解反应释放氧气,而嵌锂碳的化学反应活性基本上与金属锂相近。所以如果发生燃烧,那基本上就相当于金属锂在富氧环境中燃烧一样,这将引起非常严重的后果。

  所以给动力电池配备优质的BMS电池管理系统极为重要。BMS作为连接二次电池与用电器之间的重要纽带,将电池或电池组的监测管理集于一体,实现对电池的实时监控、自动均衡和智能充放电等重要功能,从而确保电池或者电池组的安全性、可靠性,并以最佳状态输出动力。

  目前国家正在制定电池管理系统的相关标准,这将推动我国动力电池有关安全性的工作进展。

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