電池革命為汽車重新“定義”
發(fā)布日期： 2019-12-30 供稿：經(jīng)濟日報
編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：原文標題：電池革命為汽車重新“定義”
原文鏈接：http://paper.ce.cn/jjrb/html/2019-12/29/content_409405.htm
充電時間長,、用車成本高,，電動車靠譜嗎？冬天駕駛電動汽車,，續(xù)航能力明顯降低,，有好的解決辦法嗎？報廢電池可以無害化處理嗎,？電池技術革命正對汽車領域產(chǎn)生深刻影響,，如何讓它為便捷、安全出行保駕護航,，專家為您答疑解惑,。
電池，已經(jīng)深度融入人們生活的方方面面,。其中,，問鼎2019年諾貝爾化學獎的鋰電技術在汽車、手機,、筆記本電腦等領域廣泛應用,。目前,，我國新能源汽車市場保有量和增量雙雙位居世界第一，電動汽車的“油箱”備受關注,。那么,，電池技術將如何推動汽車產(chǎn)業(yè)的進步，讓人們出行更加便捷,、安全,？在中國科協(xié)近日推出的“科學麻辣燙”活動上，3位專家聚首,，共同探討電池革命對汽車領域發(fā)展的影響,。
電池革命是否到來？
說起電池,，很多人的第一印象不過是生活中“微”不足道的電子配件,。起初，科學界也把電池歸為電子元器件類別加以研究開發(fā),。而隨著電子產(chǎn)品快速普及,，人們對能源的需求日益增大，電池的地位水漲船高,。
“上世紀,，傳統(tǒng)化石能源的無序發(fā)展和使用導致環(huán)境污染嚴重,，新型清潔能源和大規(guī)模儲能系統(tǒng)成為當前新的發(fā)展熱點,，需要具有優(yōu)良電化學性能、綠色環(huán)保,、價格低廉的二次電池來構建‘電力銀行’,。”北京理工大學材料學院教授陳人杰告訴記者,，二次電池是新型清潔能源交通的核心技術,，5G移動通訊、航空航天等領域都對其安全性,、能量密度,、環(huán)境適應性等性能提出更高要求。
“出不了遠門”,。生活中,，電動汽車的續(xù)航問題時常困擾用戶。其實,，科學家一直致力于提升電池“電力”,，從鉛酸電池、鎳鎘電池,、鎳氫電池,，再到現(xiàn)在的鋰離子電池,，通過理論突破、材料創(chuàng)新,，電池的能量密度一直不斷提高,。“與現(xiàn)有鋰離子電池相比,，鋰硫電池的能量密度可以更高,。”陳人杰介紹,，目前他和研究團隊正針對電池能量密度,、循環(huán)性能、功率特性和安全性等方面逐一提出改進思路和研究策略,，希望通過材料的革新真正開發(fā)出更優(yōu)性能的鋰硫二次電池體系,。
電池革命僅僅發(fā)生在材料領域嗎？答案顯然是否定的,。通過合理,、高效的充放電管理也能讓電池使用更加持久?！皠恿﹄姵叵到y(tǒng)的性能不僅取決于單個電池,，鑒于其具有的‘木桶效應’和充放電末期的‘掃帚效應’，加強對動力電池組的能量,、安全,、耐久性管理也很重要?！北本├砉ご髮W機械與車輛學院教授何洪文表示,。
而伴隨著鋰電池技術進步，以及整車,、電機,、電池和電控技術不斷完善，使得高性能,、長里程電動車成為可能,。“長續(xù)航里程設計是目前電動汽車性能升級的特征之一,?！焙魏槲呐e例，北汽純電動車續(xù)航里程由最初的140公里升級到目前的500公里以上,，續(xù)航里程對電動汽車來說已不是問題,。
電動汽車值得買嗎？
如今,，穿梭在大街小巷的綠牌車越來越多,，而與新能源汽車市場一同生長的,，還有觀望者的疑問。
電動汽車充電時間長,？專家表示,，技術創(chuàng)新也在推動完善汽車充電方案。不僅有慢充,、快充,、無線充電等多樣化充電解決方案，公眾還能通過“換電”的方式實現(xiàn)能源快速補充,，有效提升電動汽車駕駛體驗,。
電動汽車成本高？何洪文不這么認為,。他說,，“電動汽車的售價可能偏高，但從汽車的購置成本,、使用成本和維保成本等全生命周期綜合成本來看,，以10年為單位計算可以得出：電動汽車的全生命周期成本比傳統(tǒng)汽車還要節(jié)省約10%”。
還有消費者最關注的安全問題,。車輛電池著火消息不時見諸報端,，電動汽車還能讓大家放心購買嗎？“雖然電動汽車暴露出一些安全隱患,，但可以從安全的動力電池材料體系,、動力電池的安全管理方面解決問題?！焙魏槲恼f,，我國已率先建立新能源汽車三級監(jiān)管平臺，積累了充分的一手數(shù)據(jù),，努力完善電動汽車的安全性能。
“其中,，改進電池的安全性可以從兩方面入手：一是電池材料的設計優(yōu)化和改性,，最直接的方法就是對不同電解質(zhì)材料開展創(chuàng)新；二是改進電池的結構和制備工藝,?！睂Υ耍惾私芙忉?，現(xiàn)有鋰離子電池主要仍使用易燃易揮發(fā)的有機液態(tài)電解液,，熱穩(wěn)定性差、易發(fā)生安全事故,?！岸虘B(tài)電池是二次電池發(fā)展的重要方向,，它的關鍵技術是研究開發(fā)性能優(yōu)良的固態(tài)電解質(zhì)，并實現(xiàn)其與電極材料的良好相容——這些工作既是當前研究的熱點也是難點,，還需要我們持續(xù)攻關和創(chuàng)新,。”
“汽油車發(fā)展經(jīng)歷了130多年歷史,，消費者對電動汽車也要有耐心,，行業(yè)各相關方需要從目前暴露出的安全隱患著手，解決電動汽車里程,、成本和安全等一系列問題,。”何洪文認為,，電池安全管理技術完善是一個體系化積累的過程,，需要對電池開展基于模型和數(shù)據(jù)的安全在線評估，保證電池的安全,；一旦電池發(fā)生問題需要開啟主動管控,，保證車輛安全；利用整車的主動防護設計舉措,，為極端情況下留出足夠的人員逃逸時間,，保證人員安全?？傊?，建立電動汽車安全風險多級管控長效機制，是保證電池狀態(tài)穩(wěn)定和車輛安全的關鍵,。
隨著科技進步,，大數(shù)據(jù)、云管控,、智能化為完善動力電池的安全管理提供了新契機,。何洪文表示，通過安全的電池材料體系升級,，再輔以智能化的動力電池管理,，可以進一步完善動力電池系統(tǒng)的安全性能。同時,，隨著碳交易政策的推行,，電動汽車全壽命周期的成本優(yōu)勢及規(guī)模化市場效益還將日益凸顯,?！败囕v電動化是國際公認的發(fā)展趨勢，汽車性能提升導向?qū)π滦碗姵氐男枨笠苍诓粩嗵岣?，電池技術革命一直在路上,?！焙魏槲谋硎尽?/span>
換電池還不如換車,？
2013年,，北京開始純電動汽車在私人領域的示范推廣，我國首批電動汽車車主誕生,。如今6年時間過去,，一批又一批車主選擇了電動汽車，但是隨之而來的是新能源汽車電池面臨報廢潮,，換電池的高昂價格讓他們感嘆,，“換電池還不如換車”。
隨著越來越多的電動汽車投入市場,，廢舊電池的處理成為難題,。“2018年,，我國報廢電池達6000噸左右,，3年后的數(shù)據(jù)會達到20萬噸至30萬噸，這對工業(yè)解決方案的要求特別迫切,?！比珖鴱U棄化學品處置標準委員會委員林曉說，必須對報廢電池資源開展規(guī)范回收,，防止污染和安全風險,。
“電動車報廢電池的關鍵問題在于收集渠道和資源化利用。舊手機,、充電寶等電子產(chǎn)品的回收處理尚未建立合規(guī)渠道,，如何從消費者手中收集電動車報廢電池，在解決安全隱患的同時又能回收資源,，這是未來最大的挑戰(zhàn),。”林曉向記者展示了一組數(shù)據(jù),，一臺純電動汽車的電池從自動化組裝到出庫最快僅需2分鐘,，但電動車的電池拆解則需要2名工人操作近8小時；另據(jù)統(tǒng)計,，我國消耗的鋰資源中，來自回收的鋰資源占比不到10%,，部分電池仍然沒有得到有效回收利用,。
隨著鋰電池的規(guī)模化,、高鎳化,，其價格也越來越低,。過去10年中，電池的價格已經(jīng)降至原來的十分之一,，材料溢價的部分日益減少,，這意味著電池材料中的金屬元素價格已經(jīng)越發(fā)接近電池價格。林曉表示,，通過電池回收可以基本實現(xiàn)盈利,，但仍需探索更加成熟的工業(yè)解決方案。目前,，鋰離子電池的回收技術在常規(guī)消費領域已經(jīng)存在,，但動力電池的材料和系統(tǒng)不一樣，亟待進一步研發(fā)來解決問題,。
“廢舊電池的處理不應再走先污染后治理的老路,。”陳人杰建議,，電池在設計制造源頭要選擇對環(huán)境非常友好的綠色電池材料,，同時要兼顧電化學性能，構筑綠色電池體系,，通過再設計,、再利用、再回收,，真正達到電池的綠色指標,。
分享到：