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新能源汽車動力電池研發

發布時間: 2021-12-06 12:20:03

新能源汽車的高能動力電池技術有望做哪些提高

從探索改進電極及電池結構的設計方法、建立電池極化模型和模擬技術等方面入手,汽車動力電池的「瘦身健體」之旅仍在不斷推進:

  • 汽車動力電池的儲能將有可能提高至400瓦時/公斤。

  • 要讓電池變成「肌肉型男」,在獲得合理的正負極材料之餘,還需要設計出可行的加工工藝。

  • 著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究,它們的能量密度有望達到500瓦時/公斤。

被歐陽明高點名的科研項目獲得了國家重點研發計劃的支持,全名為「高比能動力電池的關鍵技術和相關基礎科學問題研究」,該研究基於研究團隊研製出的高容量富鋰錳基的正極材料,汽車動力電池的儲能將有可能提高至400瓦時/公斤。

近年來,在國家政策的大力扶持下,我國新能源汽車得到迅速普及,但「不敢去遠郊區縣」的「梗」至今難以理順。打破500公里的單次行程極限將大大推動電動汽車的推廣,然而汽車承載有限,如何在受限的體積內盡量多地儲備電能成為科研攻關的關鍵目標。

該項目負責人、北京大學教授夏定國表示:「要進一步提高鋰離子電池的能量密度, 正極材料的比容量是關鍵。」據夏定國介紹,針對正極材料的比容量,研究團隊在前期工作基礎上,深刻理解富鋰材料穩定性機制以及陰離子氧化還原的產生機理,通過調控陰離子氧化還原機制來實現富鋰材料性能的優化。

也就是說,團隊首先遇到的問題是:陰離子氧化還原能力受什麼「左右」?揭示這一規律將引導團隊接近並找到性能優良的電極。團隊還發現,在物質內部原子之間的幾何結構會影響電子的結構,從而影響陰離子氧化還原的能力,研究明確了結構和效能的關系,並希望通過結構的設計改善電極材料的電化學性能。

「提高正極材料中的含鋰量,讓更多的陰離子穩定參與氧化還原反應是一個重要途徑。」夏定國說,研製出高容量富鋰正極材料,為進一步提高動力電池的能量密度提供了可能。項目組除制備出了一種高容量的富鋰正極材料和兩種高容量、高穩定富鋰材料—碳復合材料外,還制備出了高容量的鋰電池負極材料。

要讓電池變成「肌肉型男」,在獲得合理的正負極材料之餘,還需要設計出可行的加工工藝。例如,富鋰化合物在電極中需要很好地分散開來,既保持在體系中60%以上的含量,又不凝結為塊狀。分散越均勻,可逆性越好,充放電效率越好。

目前該電池還需進一步完善,夏定國介紹,仍存在「枝晶鋰」制約新體系電池的進步及電池安全性這兩個關鍵問題。相關實驗顯示,10—50次循環使用之後,電壓衰減明顯,電極也不起作用了。

「枝晶鋰」是鋰離子電池採用液態電解質所特有的,鋰離子還原結晶成樹枝樣,並不斷生長,到一定程度可能會刺破隔膜,科學家目前正在從兩個角度尋求突破。一是包被塗層,二是研究固體電解質。

夏定國強調,「高能量密度鋰離子動力電池的發展有待於電極材料、電解液及高安全性途徑的發展,更有待於新的分析方法及電池制備技術進步」。

除了提高鋰離子電池的能量密度使其達到400瓦時/公斤外,項目組還將著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究,它們的能量密度有望達到500瓦時/公斤。中國工程院院士陳立泉表示,鋰空氣電池是動力電池的發展方向之一,「現在大力發展的氫氧燃料電池,必須用金屬罐子保障氫氣使用時的安全,而鋰空氣電池(負極為空氣中的氧氣)只要一個榨菜袋子就可以了。從實用性、成本上來講鋰空氣電池也應該發展」。

② 新能源汽車的動力電池總共發展了幾代

現在動力蓄電池主要就分成兩大塊,一個是三元鋰的,還有一種就是比亞迪的這個刀片電池。

③ 新能源汽車動力電池的類型有哪些分別有什麼特點

新能源汽車動力電池的類型如下:

一、鋰離子電池

這種電池的物理和化學特性主要是高能量密度和高電壓,廣泛應用於各個行業並逐漸增加產量。電池分為聚合物電解質和液體電解質。與其他電池相比,這種電池能量更高、重量更輕、污染更少,使用壽命更長,鋰離子電池有很大的發展空間。理想情況下,這種電池是環保的。因此,鋰離子電池在新能源汽車製造領域發揮著非常重要的作用。


四、燃料電池

燃料電池的定義與傳統電池略有不同。電池本身使用儲存的燃料發電,而不是充電和放電。這是一個比較完整的發電系統。目前,使用乙醇、氫氣和甲醇等燃料。燃料電池和前述的鋰離子電池的相似之處在於,它是一種零污染電池,具有低污染和小排量的某些優點。優質能源也得到了其他國家的關注和支持。目前我國動力電池研發相對落後,電池技術不夠先進。此外,電池技術難度大,成本高,研究人員對燃料電池研發熱情不高,因此,與其他國家相比,中國燃料電池仍處於發展階段,但近年來有改善的趨勢。國家也在關注。我們相信可以逐步縮短與其他國家的差距,提高新能源汽車動力電池的穩定性。

④ 科技部:激發純電動車儲能潛力/支持全固態動力電池研發

儲能技術被稱為「能源領域最後1公里」,足以證明其對新能源發展的影響。隨著新能源汽車迅猛發展,如何發揮電動車的儲能潛力是助力新能源發展的關鍵課題。此外,從電池層面來講,相較於傳統液態電池,固態電池安全性更高、能量密度更大、續航時間更久、應用領域更廣。

基於以上背景,科技部副部長相里斌表示:「科技部未來會把發展汽車動力電池作為科技支持主攻方向。未來,電動汽車的儲能潛力會越來越大,用戶不用再擔心需要隨時充電。同時,科技部將支持全固態動力電池研發等科研項目,助力能源互聯網建設。」

同時,相里斌強調,科技部將堅持智能化發展方向不動搖, 」十四五」期間,將依託相關專項,全面加大對新能源汽車智能化、網聯化、共享化技術的支持力度,重點突破新型電子電器架構,復雜融合感知,智能線控底盤,雲控平台等智能網聯核心技術,加強汽車智能化開發驗證和模擬測試,結合實際道路和政策法規研究制定功能安全,信息安全與預期功能安全標准和技術方案,支撐智能網聯汽車發展和安全高效運行。

⑤ 一款新能源汽車的動力電池研發過程是什麼

經過20 余年的發展,我國新能源汽車實現從科研、產業化到市場推廣的「三級」轉變。目前,我國新能源汽車累計產量已超 280 萬輛,推廣規模居於世界首位。車輛類型上,乘用車、商用車分別占總產量約70.4%、29.6%;動力類型上,以純電動為主,占總產量約78.5%,插電式混合動力約 21.5%。區域分布上,主要集中在京津冀、長三角及珠三角地區,廣東、上海、北京、山東、浙江保有量位列全國前5 位。

1. 退役現狀

從現有退役電池數量、種類及分布地區情況來看,相對比較集中。「十城千輛工程」推廣期間生產的新能源汽車共計產生退役動力蓄電池(以下簡稱「退役電池」)約1.22GWh;退役電池主要集中在深圳、合肥、北京等新能源汽車推廣力度較大的城市。

從企業回收情況來看,當前回收的動力蓄電池中,以研發生產過程中產生的廢舊動力蓄電池為主,新能源汽車退役電池較少,主要來源於研發試驗和生產製造產生的廢舊動力蓄電池。

從綜合利用經濟性方面看,三元電池和磷酸鐵鋰電池互有優勢。梯次利用方面,磷酸鐵鋰電池更適於梯次利用。再生利用方面,企業再生利用收益具有一定的不確定性,易受退役電池數量、原材料市場行情及企業管理水平等因素影響。

從用戶移交退役電池情況來看,市場上存在電池生產企業、回收利用企業、租賃企業及保險公司等多主體回收處理退役電池的情況。例如,深圳市退役的大部分動力蓄電池交由電池生產企業回收存儲,用於梯次利用研究;北京新能源公交車動力蓄電池主要採取租賃方式,退役後交由北京電力公司用於梯次利用儲能產品研究或回收利用企業處理。

⑥ 新能源汽車的核心技術是什麼

新能源汽車的核心技術主要是指電池、電機和電控,即人們常說的「三電」系統。
電池,即新能源汽車的動力電池,它主要影響新能源汽車的續駛里程和充電速度。維信關注」優能工程師」,教你學會專業全面的新能源汽車維修,讓你的成長看得見。
當前,我國新能源汽車所使用的動力電池主要包括磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種。2018年起,我國新能源乘用車基本上開始使用能量密度更高的三元鋰電池,電動汽車的續駛里程從300公里步入如今的500公里時代,三元鋰電池功不可沒。目前,我國動力電池技術在世界上是領先的,據2017年資料顯示,全球排名前十的動力電池企業中,中國佔了7席。
電機主要影響新能源汽車的車速以及加速性能、爬坡性能與負載能力。電機一般可分為永磁同步電機和交流非同步電機,我國新能源汽車一般使用的是效率更高、可靠性更強、體積更小的永磁同步電機。目前,我國有五個電機品牌名列全球前十。電控系統是連接電機與電池的神經中樞,主要是對整車進行動態監控,及時反饋調整各項技術參數。電控系統主要包括電池管理系統(BMS)和電機管理系統。北汽新能源擁有完全知識產權的第三代超級電控技術EMD3.0,能夠檢測全車260個部件數據,對電池實時監控調節,在電池充放電過程中進行安全防護,異常情況自動預警以及低充電溫預加熱,可實現在零下35度環境正常啟動和充電。而比亞迪去年分布的IGBT4.0則是電機控制系統的核心元件,它是新能源汽車最核心的技術,其好壞直接影響電動車功率的釋放速度:直接控制直、交流電的轉換,同時對交流電機進行變頻控制,決定驅動系統的扭矩(直接影響汽車加速能力)、最大輸出功率(直接影響汽車最高時速)等。比亞迪IGBT被稱為新能源汽車的「中國芯」,它的研發成功,打破了歐洲和日本對此晶元的壟斷,有效降低了新能源汽車的造車成本和整車能耗。

⑦ 新能源汽車的電池方面有哪些高精尖科技的應用

新能源汽車發展的核心是儲能電池,電池的好壞直接影響到汽車的性能,接下來帶大家了解一下新能源汽車在電池方面應用的高科技。

一、高集成刀片動力電池。該技術突破傳統拉深和擠出工藝制約,並攻克超薄鋁殼焊接技術,成功開發長寬比為10:1、厚度為0.3mm的超長超薄鋁殼刀片電池,打破傳統電池系統的模組概念,利用刀片電池獨特長寬比特徵,實現超長尺寸電芯的緊密排列,獲得超過60%的體積集成效率。

新能源汽車正是通過應用這些高端科技,才讓電車的續航里程不斷刷新記錄。

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