电动汽车锂离子电池,易燃爆,续航短这些问题该如何解决?

2021-05-27      740 次浏览

自2008年锂离子动力锂电池应用于电动汽车的这10年内,全球电动汽车中约86%釆用了锂离子电池为电力供应,也就是说,在电动汽车开发方面,锂离子电池已经成为了主流。在实际装车产品的能量密度方面,也提高了2.5倍,实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。


从车用角度来说,电池最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度,而锂离子电池在这个方面恰恰是最具优势的。现在的锂硫电池、锂空气电池,虽然理论重量能量密度比较高,但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。所以说,锂离子电池具有成为动力锂电池主流技术的潜质和前景。


但是,高比能量动力锂电池的安全性问题也不得不引起我们的重视。去年六月十二日晚,一则北汽新能源车在4S店门口起火的视频在微博上疯传。从视频中可以看到,起火事件发生在一个汽车城内的北汽新能源4S店门口,一辆北汽新能源汽车底盘附近出现明火,并伴随阵阵疑似从电芯模组处传出来的爆炸声。虽然北汽没有对此次事故作出官方回应,不过看情况应该是跟电池有关。


纵观2018年,发生着火的电动汽车,既有深耕多年的比亚迪,也有借壳上市的北汽新能源和造车新势力威马,以及网红特斯拉。对此,欧阳明高更是指出,有些事故车辆使用的电池基本上是在2016年左右生产的,大概是NCM523体系,所以随着高镍的应用,电池的热稳定性将会变差。


面对未来电池的安全性风险可能会更大,欧阳明高表示,必须要采取手段来预防安全性问题。


其一,当前锂离子电池从单体层面完全杜绝热失控是不太现实的,我们可以从电池系统的热机电设计与控制设计来防止诱发和蔓延,即便单体出现热失控也不会发生事故。


其二,从改善电池本身安全性出发,要发展新型的固态电解质电池。当前国内也有一些固态电池,但还不是全固态电池,全固态电池大规模商业化估计在2025-2030年以后才会真正实现。同时,我国电池产业虽暂时取得优势,但国际竞争压力巨大。日本为应对我国和韩国电池产业的崛起,举全国之力研发下一代固态电池,每年政府经费达到50-100亿日元;而美国和欧洲原有的电池产业虽比较薄弱,但他们也在全力开发新一代固态电池,以实现超越。所以,我们更要全力追赶固态电池的前沿技术,克服技术瓶颈。


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降低电耗比提升电池容量更加有意义


慢充应成为主体的供电模式


除了电池,大家目前关注最多的可能就是续航里程了,但解决了电池问题并不代表可以解决续航里程的全部问题。


现阶段,电动汽车的续航里程已经从150公里普遍提高到了300公里以上,甚至更多。根据一月四日国家工信部公布的第13批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》可以了解到,本期目录中工况续航里程400公里以上的多达19款,其中500公里以上的有两款,分别是比亚迪秦ProEV600和北汽新能源EX3。


相信作为电动汽车的车主,大家都深有体会,实际的续航里程对气温和驾驶风格是非常敏感的。所以即便是电动汽车的续航能力在不断提升,但由于实际的续驶里程低于期望值,大家还是会怨声载道。


就拿造车新势力蔚来来说,就有车主吐槽称,他花40万左右买了一辆蔚来ES8,早期厂商宣称该车的最长续航能力能够达到500公里,综合续航为335公里,新车刚买来开的时候是没有出现过任何问题,可就在进入寒冬之后,车子的续航能力直接降到了150公里,导致根本不敢开车出远门,让人倍感烦恼。


其实不止蔚来,冬季续航里程缩短几乎是所有电动汽车的通病,除外部环境外,我们还要注意车速、驾驶方式、充电方式以及耗电设备的使用等方面,所以,这些都无不让大多数车主感觉自己买了个电动爹回家。


对此,欧阳明高指出,靠增大电池装载量来新增续驶里程不是根本出路,提高电动汽车的能效和充电便利性才是主流技术路线。


其一,在能效方面,高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生,即电机驱动系统高速化、高效化、小型化。现在转速能够达到1.8万转/min,未来可能会到2万转/min;电机的体积、重量逐步减少。由于电机材料成本下降,电机成本也会下降。


其二,以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用,这也将会支撑高速电机的发展,使电机向小型、高效、低成本方向发展。据了解,美国能源部最近提出,面向2025年极具挑战性的目标:电机达到50千瓦/L,电机控制器100千瓦/L。这个目标假如实现,将对电动汽车出现革命性的影响。


其三,是热管理,新一代热泵空调技术已经取得重大突破,并开始产业化推广,现在已经有公司装车,这会降低对气温的敏感性,使冬季低温环境下续驶里程的损失比现在降低2/3,从30%降到10%。


以荣威Ei5为例,官方数据显示,在-10℃-5℃的环境中,Ei5的热泵空调可以比传统PTC制暖节能30%;在高于-5℃的环境中,热泵空调可比传统PTC传统制暖节能50%以上;若将节能的效果直观地转化成里程来表示,在外界环境-7℃,车内设定温度为20℃情况下,Ei5的行驶里程较使用传统空调系统的车辆行驶距离新增15%以上。


在电池容量不变的情况下,单凭热泵空调的使用,车辆行驶里程可以新增15%以上,这也正是电耗降低的积极意义所在。


还有就是整车能效优化集成技术的突破,可以说电耗是整车集成技术水平最重要的指标,电动汽车的节能比燃油车更重要,应该采用法规来管理。日产聆风是一个标杆车型,小型车NEDC工况接近10度电/百公里,装载40-60度电可以行驶400-500公里,降低了电池的装载量。


八月认为,假如真的以法规的形式来管理电动汽车的能耗问题,那么车企在今后的新车开发过程中,就要尽量适配能降低电耗的部件,比如热泵空调、集成度更高的电驱系统以及能量回收效率更高的iBooster刹车系统等。


其三,是充电的便利性,即充电体系的建设和快充技术的突破。我国(民用电)是220伏的电压,非常适合小功率慢充。现在应该尽量使家用轿车都配置慢充桩,这将成为主体的供电模式,未来成为能源互联网的终端节点;10-15分钟的快速充电是必备的,但快充的定位是应急,不是主体充电的模式,快充占比大概承担15-20%。现在的350千瓦直流快充和换电代价都太大了,还不理想。预计今后5-7年,新一代与储能结合、安全可靠的快充技术将会出现,这一块创新空间很大。


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