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新能源汽车动力电池研发

发布时间: 2021-12-06 12:20:03

新能源汽车的高能动力电池技术有望做哪些提高

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手,汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进:

  • 汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

  • 要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。

  • 着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持,全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”,该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料,汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来,在国家政策的大力扶持下,我国新能源汽车得到迅速普及,但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广,然而汽车承载有限,如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示:“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍,针对正极材料的比容量,研究团队在前期工作基础上,深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理,通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说,团队首先遇到的问题是:阴离子氧化还原能力受什么“左右”?揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现,在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构,从而影响阴离子氧化还原的能力,研究明确了结构和效能的关系,并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量,让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说,研制出高容量富锂正极材料,为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外,还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。例如,富锂化合物在电极中需要很好地分散开来,既保持在体系中60%以上的含量,又不凝结为块状。分散越均匀,可逆性越好,充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善,夏定国介绍,仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示,10—50次循环使用之后,电压衰减明显,电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的,锂离子还原结晶成树枝样,并不断生长,到一定程度可能会刺破隔膜,科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层,二是研究固体电解质。

夏定国强调,“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展,更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外,项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示,锂空气电池是动力电池的发展方向之一,“现在大力发展的氢氧燃料电池,必须用金属罐子保障氢气使用时的安全,而锂空气电池(负极为空气中的氧气)只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

② 新能源汽车的动力电池总共发展了几代

现在动力蓄电池主要就分成两大块,一个是三元锂的,还有一种就是比亚迪的这个刀片电池。

③ 新能源汽车动力电池的类型有哪些分别有什么特点

新能源汽车动力电池的类型如下:

一、锂离子电池

这种电池的物理和化学特性主要是高能量密度和高电压,广泛应用于各个行业并逐渐增加产量。电池分为聚合物电解质和液体电解质。与其他电池相比,这种电池能量更高、重量更轻、污染更少,使用寿命更长,锂离子电池有很大的发展空间。理想情况下,这种电池是环保的。因此,锂离子电池在新能源汽车制造领域发挥着非常重要的作用。


四、燃料电池

燃料电池的定义与传统电池略有不同。电池本身使用储存的燃料发电,而不是充电和放电。这是一个比较完整的发电系统。目前,使用乙醇、氢气和甲醇等燃料。燃料电池和前述的锂离子电池的相似之处在于,它是一种零污染电池,具有低污染和小排量的某些优点。优质能源也得到了其他国家的关注和支持。目前我国动力电池研发相对落后,电池技术不够先进。此外,电池技术难度大,成本高,研究人员对燃料电池研发热情不高,因此,与其他国家相比,中国燃料电池仍处于发展阶段,但近年来有改善的趋势。国家也在关注。我们相信可以逐步缩短与其他国家的差距,提高新能源汽车动力电池的稳定性。

④ 科技部:激发纯电动车储能潜力/支持全固态动力电池研发

储能技术被称为“能源领域最后1公里”,足以证明其对新能源发展的影响。随着新能源汽车迅猛发展,如何发挥电动车的储能潜力是助力新能源发展的关键课题。此外,从电池层面来讲,相较于传统液态电池,固态电池安全性更高、能量密度更大、续航时间更久、应用领域更广。

基于以上背景,科技部副部长相里斌表示:“科技部未来会把发展汽车动力电池作为科技支持主攻方向。未来,电动汽车的储能潜力会越来越大,用户不用再担心需要随时充电。同时,科技部将支持全固态动力电池研发等科研项目,助力能源互联网建设。”

同时,相里斌强调,科技部将坚持智能化发展方向不动摇, ”十四五”期间,将依托相关专项,全面加大对新能源汽车智能化、网联化、共享化技术的支持力度,重点突破新型电子电器架构,复杂融合感知,智能线控底盘,云控平台等智能网联核心技术,加强汽车智能化开发验证和仿真测试,结合实际道路和政策法规研究制定功能安全,信息安全与预期功能安全标准和技术方案,支撑智能网联汽车发展和安全高效运行。

⑤ 一款新能源汽车的动力电池研发过程是什么

经过20 余年的发展,我国新能源汽车实现从科研、产业化到市场推广的“三级”转变。目前,我国新能源汽车累计产量已超 280 万辆,推广规模居于世界首位。车辆类型上,乘用车、商用车分别占总产量约70.4%、29.6%;动力类型上,以纯电动为主,占总产量约78.5%,插电式混合动力约 21.5%。区域分布上,主要集中在京津冀、长三角及珠三角地区,广东、上海、北京、山东、浙江保有量位列全国前5 位。

1. 退役现状

从现有退役电池数量、种类及分布地区情况来看,相对比较集中。“十城千辆工程”推广期间生产的新能源汽车共计产生退役动力蓄电池(以下简称“退役电池”)约1.22GWh;退役电池主要集中在深圳、合肥、北京等新能源汽车推广力度较大的城市。

从企业回收情况来看,当前回收的动力蓄电池中,以研发生产过程中产生的废旧动力蓄电池为主,新能源汽车退役电池较少,主要来源于研发试验和生产制造产生的废旧动力蓄电池。

从综合利用经济性方面看,三元电池和磷酸铁锂电池互有优势。梯次利用方面,磷酸铁锂电池更适于梯次利用。再生利用方面,企业再生利用收益具有一定的不确定性,易受退役电池数量、原材料市场行情及企业管理水平等因素影响。

从用户移交退役电池情况来看,市场上存在电池生产企业、回收利用企业、租赁企业及保险公司等多主体回收处理退役电池的情况。例如,深圳市退役的大部分动力蓄电池交由电池生产企业回收存储,用于梯次利用研究;北京新能源公交车动力蓄电池主要采取租赁方式,退役后交由北京电力公司用于梯次利用储能产品研究或回收利用企业处理。

⑥ 新能源汽车的核心技术是什么

新能源汽车的核心技术主要是指电池、电机和电控,即人们常说的“三电”系统。
电池,即新能源汽车的动力电池,它主要影响新能源汽车的续驶里程和充电速度。维信关注”优能工程师”,教你学会专业全面的新能源汽车维修,让你的成长看得见。
当前,我国新能源汽车所使用的动力电池主要包括磷酸铁锂电池和三元锂电池两种。2018年起,我国新能源乘用车基本上开始使用能量密度更高的三元锂电池,电动汽车的续驶里程从300公里步入如今的500公里时代,三元锂电池功不可没。目前,我国动力电池技术在世界上是领先的,据2017年资料显示,全球排名前十的动力电池企业中,中国占了7席。
电机主要影响新能源汽车的车速以及加速性能、爬坡性能与负载能力。电机一般可分为永磁同步电机和交流异步电机,我国新能源汽车一般使用的是效率更高、可靠性更强、体积更小的永磁同步电机。目前,我国有五个电机品牌名列全球前十。电控系统是连接电机与电池的神经中枢,主要是对整车进行动态监控,及时反馈调整各项技术参数。电控系统主要包括电池管理系统(BMS)和电机管理系统。北汽新能源拥有完全知识产权的第三代超级电控技术EMD3.0,能够检测全车260个部件数据,对电池实时监控调节,在电池充放电过程中进行安全防护,异常情况自动预警以及低充电温预加热,可实现在零下35度环境正常启动和充电。而比亚迪去年分布的IGBT4.0则是电机控制系统的核心元件,它是新能源汽车最核心的技术,其好坏直接影响电动车功率的释放速度:直接控制直、交流电的转换,同时对交流电机进行变频控制,决定驱动系统的扭矩(直接影响汽车加速能力)、最大输出功率(直接影响汽车最高时速)等。比亚迪IGBT被称为新能源汽车的“中国芯”,它的研发成功,打破了欧洲和日本对此芯片的垄断,有效降低了新能源汽车的造车成本和整车能耗。

⑦ 新能源汽车的电池方面有哪些高精尖科技的应用

新能源汽车发展的核心是储能电池,电池的好坏直接影响到汽车的性能,接下来带大家了解一下新能源汽车在电池方面应用的高科技。

一、高集成刀片动力电池。该技术突破传统拉深和挤出工艺制约,并攻克超薄铝壳焊接技术,成功开发长宽比为10:1、厚度为0.3mm的超长超薄铝壳刀片电池,打破传统电池系统的模组概念,利用刀片电池独特长宽比特征,实现超长尺寸电芯的紧密排列,获得超过60%的体积集成效率。

新能源汽车正是通过应用这些高端科技,才让电车的续航里程不断刷新记录。

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