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鋰電池新技術(shù)介紹

geQw_gh_a6b9141 ? 2017-12-04 16:57 ? 次閱讀
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最近最沸沸揚(yáng)揚(yáng)的,莫過(guò)于特斯拉的兩款新車(chē)。

據(jù)悉,Tesla在Semi純電動(dòng)卡車(chē)發(fā)布會(huì)即將結(jié)束時(shí)出人意料地發(fā)布了一款名為Roadster 2 的概念跑車(chē),并公布了這臺(tái)車(chē)令人驚愕的性能參數(shù),在新能源領(lǐng)域引起了轟動(dòng)。

千里續(xù)航、2秒破百是特斯拉Roadster 2震驚世界的兩項(xiàng)數(shù)據(jù),分別代表了續(xù)航里程和加速性能,這個(gè)數(shù)據(jù)超越現(xiàn)有的一切技術(shù)條件,從某種程度上說(shuō),達(dá)到這種數(shù)據(jù),傳統(tǒng)車(chē)真的就沒(méi)有太多生存空間了。

然而現(xiàn)有的電池水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到,在筆者印象中,續(xù)航里程最大的是荷蘭的太陽(yáng)能汽車(chē),續(xù)航可達(dá)800km,而這款太陽(yáng)能汽車(chē)的強(qiáng)大續(xù)航依然是通過(guò)堆積電池來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而在乘用車(chē)的“正規(guī)軍”里,實(shí)際續(xù)航400km,就已經(jīng)是很前衛(wèi)的產(chǎn)品了。

事實(shí)上,制約續(xù)航里程的核心要素還是在能量密度。慶幸的是,全球范圍內(nèi)都在朝高能量密度體系研發(fā)。在正極材料領(lǐng)域,已經(jīng)有企業(yè)即將量產(chǎn)9、0.5、0.5的高鎳三元體系;負(fù)極上,硅碳負(fù)極、氧化硅等高克容量材料已經(jīng)開(kāi)始逐漸應(yīng)用起來(lái);至于電解液,固態(tài)電解質(zhì)已經(jīng)從一個(gè)概念成為了即將量產(chǎn)化的產(chǎn)品。

在這一系列的研究成果里,筆者最想強(qiáng)調(diào)的就是產(chǎn)品一致性。電池生產(chǎn)的一致性一直是行業(yè)的痛點(diǎn),而隨著新材料、新體系的快速推進(jìn),這一短板將進(jìn)一步放大,而供應(yīng)不穩(wěn)定對(duì)車(chē)企來(lái)說(shuō),或許是一場(chǎng)災(zāi)難。

下面就來(lái)看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。

電池管理設(shè)備 將續(xù)航里程提升50%

據(jù)外媒報(bào)道,范德堡大學(xué)工程實(shí)踐管理學(xué)院教授Ken Pence以及電氣工程學(xué)院的博士生Tim Potteiger共同研發(fā)了一臺(tái)電池管理設(shè)備,后者可重新配置電動(dòng)汽車(chē)的電池模塊。上述兩人采用特斯拉的高能量密度鋰離子電池建立模型,旨在提升電池的耐用性并提升電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程。該技術(shù)可將電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程提升50%。此外,他們還為電池的各個(gè)電芯新增了控制器

Potteiger表示,電動(dòng)汽車(chē)的電量表(battery gauge)會(huì)預(yù)留最低電量,防止電量消耗殆盡從而導(dǎo)致乘客受困。當(dāng)電量為10%時(shí),電量表會(huì)顯示“無(wú)電量”狀態(tài)。該設(shè)備也可連接電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載軟件,因此司機(jī)可準(zhǔn)確讀取電量信息,最大限度的利用電池電量使電動(dòng)車(chē)達(dá)到最大續(xù)航里程。

Pence表示,電池越舊,越有可能出現(xiàn)問(wèn)題,效率也越低,那么此電池管理設(shè)備就越有用。此外,上述兩人正在與范德堡大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和商業(yè)化部門(mén)合作,將該設(shè)備推向市場(chǎng)。

點(diǎn)評(píng):隨著電池使用,電芯確實(shí)會(huì)出現(xiàn)差異化,并逐步放大影響整個(gè)電池性能。這就好比一個(gè)心有靈犀的團(tuán)隊(duì),在奮斗一段時(shí)間之后,相互積累了小情緒,團(tuán)隊(duì)效率開(kāi)始低下,這時(shí)候大家放下工作互訴衷腸,解開(kāi)心結(jié)后又變成了一個(gè)高效團(tuán)隊(duì)。對(duì)電池的整個(gè)生命周期而言,這個(gè)舉措意義重大,他最大限度的減少了電芯到電池系統(tǒng)的性能損失,是在BMS基礎(chǔ)上更高的一個(gè)層次,類(lèi)似于在線(xiàn)“分容化成”。但不幸的是,BMS正是國(guó)內(nèi)的薄弱之處。

TDK推全陶瓷固態(tài)電池 預(yù)計(jì)2018年量產(chǎn)

11月21日,日本電池大廠TDK于宣布,已研發(fā)出全球首款采用小型SMD技術(shù),可進(jìn)行充放電的全陶瓷(all-ceramic)固體電池“Cera Charge”,并預(yù)計(jì)于2018年春天開(kāi)始進(jìn)行量產(chǎn)。

Cera Charge尺寸為4.5×3.2×1.1mm,額定電壓為1.4V、容量為100μAh、充放電循環(huán)次數(shù)視條件可達(dá)1,000次以上。

Cera Charge不像現(xiàn)行鋰離子電池使用液體電解質(zhì)(電解液),而是使用陶瓷固體電解質(zhì),因此不用擔(dān)心會(huì)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、電解液外漏等風(fēng)險(xiǎn),且借由采用類(lèi)似于積層陶瓷電容(MLCC)的積層技術(shù),因此和現(xiàn)行鋰離子電池相比,擁有更高的能源密度和更小的體積。

TDK指出,Cera Charge可借由并聯(lián)、串聯(lián)來(lái)增加容量、電壓,可應(yīng)用于IoT元件、穿戴設(shè)備、即時(shí)時(shí)鐘(real-timeclocks)、藍(lán)牙信標(biāo)(Bluetooth beacon)、能源采集系統(tǒng)等各種用途

點(diǎn)評(píng):說(shuō)起TDK,很多人可能感到陌生,但說(shuō)起它在中國(guó)的子公司ATL,應(yīng)該就非常熟悉了。這樣的研發(fā)實(shí)力擺在面前,量產(chǎn)固態(tài)電池也就不奇怪了,更何況,筆者個(gè)人認(rèn)為,TDK的固態(tài)電池更可能是用在手機(jī)、筆記本等數(shù)碼領(lǐng)域,其技術(shù)難度較之動(dòng)力電池,還差了不止一點(diǎn)。盡管如此,該研發(fā)成果依然非常了不起,畢竟2018年的時(shí)間節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)超同行。

韓國(guó)開(kāi)發(fā)出蜘蛛網(wǎng)狀鋰電池新材料

韓國(guó)成均館大學(xué)發(fā)布消息稱(chēng),其研究組根據(jù)蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與功能開(kāi)發(fā)出鋰離子電池高性能電極活性材料,成功解決了高容量材料退化和充放電速度慢等問(wèn)題,可以應(yīng)用于多種類(lèi)型的高容量二次電池。

目前科學(xué)家為了克服鋰離子電池負(fù)極材料石墨容量受限(約370mah/g)的缺點(diǎn),開(kāi)發(fā)了高容量硅和過(guò)渡金屬氧化物等多種材料,但是,大部分高容量材料因電傳導(dǎo)速度較慢,導(dǎo)致充電和放電速度緩慢或充電放電時(shí)因體積膨脹而出現(xiàn)限速特性和長(zhǎng)期不穩(wěn)定性等問(wèn)題。

韓國(guó)研究組通過(guò)運(yùn)用冰膜方法,將蜘蛛網(wǎng)形狀的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組建成具有多重保障的碳納米管,并對(duì)其進(jìn)行臭氧處理,使納米管表面像蜘蛛網(wǎng)一樣,具有彈性功能。

點(diǎn)評(píng):關(guān)于結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新其實(shí)也屢見(jiàn)不鮮了,比如稍微另類(lèi)一點(diǎn)的有三明治結(jié)構(gòu)、葉脈結(jié)構(gòu)等。但遺憾的是,靠著標(biāo)新立異博得眼球后,這些偏門(mén)技術(shù)再也沒(méi)有聽(tīng)到后續(xù)的跟進(jìn),野路子終究是野路子。而這次來(lái)自韓國(guó)的蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu),聽(tīng)起來(lái)就離大規(guī)模制造非常遙遠(yuǎn),何況還有循環(huán),穩(wěn)定性等一些基本性能參數(shù)都被作者忽略了。


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原文標(biāo)題:【華陽(yáng)自動(dòng)化· 大事件】動(dòng)力電池在線(xiàn)“分容化成” 續(xù)航提升50%

文章出處:【微信號(hào):gh_a6b91417f850,微信公眾號(hào):高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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