新能源汽车动力电池为何一直存在短板?

2019-12-05      1381 次浏览

新能源汽车动力存短板


4月21日晚,上海某小区地下停车库内的一辆特斯拉ModelS电动汽车突然自燃,并引燃停在其旁边的数辆汽车,录像中的事故现场让人触目惊心。距此不到24小时,西安的一辆蔚来ES8电动汽车自燃。4月24日,武汉的一辆比亚迪E5电动汽车也发生自燃。一系列自燃的发生,使人们将引发事故原因大多指向了动力电池


现阶段新能源乘用车电池的材料体系主要为三元正极-液态电解质-石墨负极,采用磷酸铁锂正极的电池主要用在大巴、物流等专用车领域,从2018年车用电池数据来看,三元体系电池占比近60%。复旦大学化学系教授、博士生导师傅正文在接受《中国汽车报》记者采访时介绍,固态电池材料中没有可燃的液态有机溶液,安全系数相对提高了很多。


据介绍,目前应用最多的高能量密度电池主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池,三元锂电池在200℃左右就会分解,并释放出氧分子,燃烧更加剧烈。尽管目前动力电池在电池模块和系统设计方面,已经采取了先进的电源管理技术、冷却技术、密封技术、散热技术等,基本满足了电动汽车对安全性的要求,但依然存在着热失控、过热、起火燃烧等危险。导致其燃烧的根本原因,是锂离子电池电解质属于可燃的有机溶液。


解决新能源汽车的动力电池续驶里程和安全问题,自然成为重中之重。


而全固态锂电池,是一种使用固体电极材料和固体电解质材料,不含有任何液体的锂电池,主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池,差别在于前者负极不含金属锂,后者负极为金属锂。在目前各种新型电池体系中,固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性、高体积能量密度,同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性,可进一步提升质量能量密度,在提高安全性的同时增加续驶能力,从而有望成为下一代动力电池的解决方案,因此引起中外众多研究机构、初创公司和一些车企的青睐,天际汽车就是其中之一。


而且,动力电池是电动汽车最为核心的部件,其性能对于电动汽车的整体性能起着决定性的作用。在电动汽车飞速发展的时代,性能更为强大的电池无疑是各大车企和电池生产厂商永无止境的研发追求对象。前有国产电动汽车大户比亚迪弃用磷酸铁锂电池,转投三元锂电池怀抱,后有沃特玛技术路线错误,公司分崩离析,这正是由于磷酸铁锂电池在性能方面无法跟上电动汽车发展的步伐。在电动汽车高续驶里程刚需的推动下,能量密度潜力更高的三元锂电池取代曾经被广泛采用的磷酸铁锂电池成为了电动汽车发展中的必经历程。然而,技术的发展不可能一成不变,随着电动汽车领域持续性的扩张,以及日趋成熟,电动汽车对于电池能力密度的需求也在持续增加,固态电池逐渐成为众车企追求的新目标。


正是在这样的背景下,固态电池受到高度关注。固态电池不仅具有充电时间短、续驶里程长的优点,同时由于其电解质的不可燃、不挥发、不漏液等特征,让固态电池的安全性比锂电池要更强大。在制造结构上,固态电池紧密、占用空间小、规模灵活性、设计弹性大等特点又可以让电动汽车将更多的空间安置电子元件用于智能化和实现良好操控性。可以说,固态电池的出现为电动汽车未来的发展带来了更多的可能性。


业界更多的舆论乐观地认为,固态电池取代三元锂电池可能将成为必然的发展趋势,现在看来只是一个时间问题。类似目前电脑领域机械硬盘和固态硬盘共存,将来新能源汽车的发展趋势,也许会出现三元锂电池、固态电池甚至还有可能出现更新型电池共存的局面。总之,发展是硬道理,技术进步永无止境,发展也没有终点,这一点是毋庸置疑的。


当前,在新技术领域的全球竞争日益激烈,固态电池领域也是如此。发达经济体在新技术领域从来不甘落于人后,甚至会用大投入去赢得时间和领先地位。因此,我们也不能掉以轻心,主管部门、科研机构、电池企业、汽车企业都应投入更多的力量去进行研发创新,加速技术突破的步伐,凝聚产学研用的智慧,力争在这一新技术、新领域实现领跑。


应该看到,任何事物都是在不断克服缺点和弊端中不断前行。固态电池也是一样,尽管目前在具体技术细节等方面还存在种种不足,但既然是一个发展方向,就不妨去努力。的确,在发展过程中,目前三元锂电池已经成为新能源汽车发展的短板,触到了发展的天花板,因此将目光转向固态电池是目前看来的最佳选择之一。因此,努力也是赢得出路的关键。


总而言之,即使在技术发展中,市场因素仍然起着很大的决定作用。当今新能源汽车市场上,寻找更新、更强、更多的新技术武装,也许正是新能源汽车的生命力所在。按照目前的发展态势,如果固态电池技术能实现新的突破,也许就能带领新能源汽车走进新的春天。


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