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动力电池该如何“瘦身”?

2016-10-05 02:23
kumsing
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  在电动汽车车身材料的使用上,碳纤维已经成了轻量化的“明星”。采用碳纤维的宝马i3的重量可以比使用普通材质的比亚迪E6轻出1吨多。使用了碳纤维的宝马i3电池组的总重量为233kg,而配备了96组200AH电池的比亚迪E6,电池重量为500kg。除了高密度外,质量轻、强度高、耐腐蚀、高模量等也是碳纤维的优质特性。然而,由于其身价不菲,在电动汽车领域大规模使用还不能实现。

  不过,除此之外,还有一项新的技术——纳米技术,在动力电池领域受到热捧。今年5月,韩国政府投资人民币约31.5亿元大力发展纳米技术,目的是要在2025年以前,生产出单次充电续驶里程达到500公里的电动汽车。

  据悉,纳米技术可以增加电池电极的尺寸和面积,其原理是通过纳米技术使电极呈现海绵状,能够在充电时吸收更多能量,从而增加电池的蓄电能力。而这项技术早在一年前就被沃尔沃公司提出。业内指出,如果将目前电动汽车电池换成这种新型材料,可以将车重减轻超过15%。据悉,这种新型材料可使动力电池结构更轻,且可制成薄片,从而取代车身面板,节省电池组所需要的空间。它不仅可以回收车辆的制动能,同时还能够直接联网充电。此外,电池组的电能还可以在车辆行驶过程中同时供给电动机。目前,沃尔沃汽车已经将这种电池材料应用于两辆S80试验车上进行验证。

  另一项新的突破是松下公司生产的20700电芯。眼下,特斯拉“廉价车”Model Ⅲ正在夜以继日地生产着,而若要以“廉价”抢占市场,无外乎必须在降低动力电池的单体成本上下大功夫。有分析表明,要保证Model Ⅲ 350km的续驶里程,其需要搭载至少可存储44kWh电量的电池组,由此,电池组的成本将会占到3.5万美元售价的一半,而这显然不符合总成本控制。

  为此,松下正在为特斯拉“廉价车”研发能够降低成本、提高能量密度、延长寿命的新一代电池,这种新一代电池就是Gigafactory工厂将要大规模量产的20700电芯。据了解,这种新型号的电芯能量密度将增加36%,组成模块后的重量也会较现有产品降低30%以上,而电芯的制造成本将降低一半。

  电池企业转型大方向

  尽管以上一些新材料、新技术的突破让众人看到了电动汽车轻量化发展的曙光,然而,这些新突破仍来自于国外技术,从我国电池企业现状来看,轻量化研究仍处于初始探索阶段,在电池材料的研究等方面还比较落后,总体水平与国外先进水平存在着较大差距。尽管如此,动力电池轻量化将是动力电池企业转型升级首要方向的事实已无法改变。那么,对此,相关企业该如何加速赶超呢?

  笔者看来,一方面,可以结合动力电池的设计选用当下的先进材料,如碳纤维材料。尽管碳纤维材料应用于整车,会使得车辆的成本大大提高,但若小部分将其应用于动力电池上,则在一定程度上可降低电动汽车的整车重量,提高续驶里程,而成本则不会提高太多。除此之外,尝试自主研发新的高强度、轻重量、低成本材料,始终都是相关企业不断努力的方向。

  另一方面,应加强与车企和电池企业的紧密合作。据了解,一些外资企业,如宝马、奥迪、大众等正在共同致力于电动汽车标准化工作。他们采取的措施是,先确定车辆的续驶里程之后,再根据车辆的性能要求、车重情况等确定要配备合适的电池组。而大众集团还在不同品牌的车款之间尝试使用相同的电池组,以及在同一款产品的电池组上尝试使用不同电池企业的电芯产品。业内专家认为,“这就是电池模块标准化工作的核心内容。”据悉,三星SDI目前正在为德国车企制定自己的动力电池技术目标路线图,三星SDI已将其20Ah级别的电芯产品分为20Ah、22Ah、24Ah、26Ah和28Ah等五个子款,每个子款的壳体是固定的,但具体容量和电压都可以根据车企的具体需求而进行调整。

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