新能源汽車--電動汽車的熱潮一浪高過一浪,但實際應(yīng)用如何?在國外的一項測試中,電動車基礎(chǔ)設(shè)施的缺失、里程不足和充電費用、以及高昂的價格,都成為消費者不會考慮購買電動車的原因。
各國對電動汽車研究和發(fā)展的支持,將有利于電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。但最終電動汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,還是必須首選解決電動汽車所面臨的技術(shù)難題。發(fā)展電動汽車目前需要解決3方面問題,電機、電控和電池。其中,電池仍是最核心的技術(shù)難題(http://problem.k8008.com/),目前世界各國都在尋求更為先進的電動車電池技術(shù)。
另外,對于中國電動車推廣而言,所面臨的另一難題依然在于缺乏"核心技術(shù)",致使國內(nèi)生產(chǎn)電動車的成本提高。改變國產(chǎn)汽車廠商"雷聲大,雨點小"的局面,仍有待于核心技術(shù)的進一步掌握。不少廠家正努力突破技術(shù)瓶頸(提交相關(guān)技術(shù)難題或科技成果到科易網(wǎng)),部分技術(shù)已自主創(chuàng)新。
對于最核心的電池技術(shù),目前適用于純電動汽車的包括燃料電池和蓄電池,其中蓄電池可以歸類為鉛酸蓄電池、鎳基電池(鎳一氫及鎳一金屬氫化物電池、鎳一福及鎳一鋅電池)、鈉電池(鈉一硫電池和鈉一氯化鎳電池)、二次鋰電池、空氣電池等類型?埔拙W(wǎng)分析了目前主流鋰電池的優(yōu)勢和不足,以及總結(jié)了各國正在開發(fā)的新技術(shù),假以時日完美的電動汽車電池技術(shù)定將出現(xiàn)。
鉛酸蓄電池--
經(jīng)過長時間的發(fā)展,鉛酸蓄電池早已進入成熟期,并曾一度廣泛應(yīng)用到電動客車上。但其容量低、體積大、污染嚴重的種種缺點,使其逐漸被部分汽車企業(yè)所棄用。
鋰電池--
世界上第一輛使用鋰離子電池的汽車是梅賽德斯-奔馳2009款的S400混合動力車,越來越多的其他汽車制造廠商也開始做同樣的事情。據(jù)了解,近10年內(nèi)全球電動汽車中約86%將釆用鋰離子電池為電力供應(yīng)。
鋰電池是電動汽車核心動力電池。相比發(fā)展成熟的鉛酸蓄電池,鋰離子電池的單位重量儲能高,價格也不昂貴,基本無毒。因此現(xiàn)在的新能源汽車普遍傾向于采用磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池。
鋰離子電池的主要優(yōu)點:
1、能量比較高。具有高儲存能量密度,目前已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;
2、使用壽命長,使用壽命可達到6年以上;
3、額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V);
4、具備高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力,便于高強度的啟動加速;
5、自放電率很低,這是該電池最突出的優(yōu)越性之一,目前一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20;
6、重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6;
7、高低溫適應(yīng)性強,可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的處理,可以在-45℃環(huán)境下使用;
8、綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報廢,都不含有也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
鋰電池所面臨的技術(shù)難題(http://problem.k8008.com/)有:
1、鋰電池的安全性。鋰電池起火、燃燒甚至爆炸的隱患目前仍無法完全消除。
2、鋰離子電池均需保護線路,防止電池被過充過放電。
3、生產(chǎn)要求條件高,成本高。
目前作為主流技術(shù)的磷酸鐵鋰電池包括有體積大、質(zhì)量重、充電慢、續(xù)航短等先天缺陷。
電動汽車電池部分最新技術(shù)——
1、納米碳管電池。美國麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種利用正極涂層碳納米管構(gòu)建新特性鋰離子電容和電池的方法,該技術(shù)在含氧化學(xué)物質(zhì)中加入納米碳管涂層,并與鋰元素一起大面積產(chǎn)生電流。這種電池構(gòu)造能夠存儲大約現(xiàn)有鋰電池的5倍電量,并且還能提高放電能力,取得最佳性能。
2、新型鐵碳儲電材料。德國卡爾斯魯厄技術(shù)研究所利用納米技術(shù)研發(fā)出一種能明顯提高電動汽車用鋰電池儲電能力、并降低電池成本的新型鐵碳儲電材料。
研究人員用幾種原始材料與一種鋰鹽混合并加熱,由此生成了一種帶有含碳納米管的全新納米結(jié)構(gòu)材料。這種方法在納米尺度材料上一舉創(chuàng)建了儲電單元和導(dǎo)電電路。研究人員稱,目前這種穩(wěn)定的鐵碳材料的儲電能力已達到現(xiàn)有儲電材料的兩倍,而且生產(chǎn)工藝簡單,成本較低,而其高性能可以保持很長時間。
領(lǐng)導(dǎo)這項研究的馬克西米利安·菲希特納博士說,如果研究小組能夠充分開發(fā)這種新材料的潛力,將來可以使鋰離子電池的儲電密度提高5倍。
3、KOLIBRI技術(shù)。DBMEnergy公司開發(fā)了一種前瞻性的電池技術(shù)--蜂鳥阿爾法聚合物技術(shù)(KOLIBRI AlphaPolymer Technologie),該技術(shù)是由高品質(zhì)的單個組件構(gòu)成的復(fù)雜智能系統(tǒng)。試驗中,電動汽車在中途沒有充電的情況下行駛了605公里,其中,最高時速130公里,平均時速90公里,給人們帶來了極大的驚喜。
一次充電巡航600公里使電動車的行駛能力已經(jīng)和傳統(tǒng)燃料汽車完全一樣,這將極大促進電動汽車的發(fā)展并加快其市場化進程。研究者表示,KOLIBRI電池高性能的基礎(chǔ)是復(fù)雜的膜技術(shù),使電池具有了高度穩(wěn)定性和高效率。這種電池的層狀結(jié)構(gòu)摒棄了液體電解質(zhì),降低了高電流輸出時產(chǎn)生的熱量,效率因此提高到了97%。而且這種電池所含電力可全部用光,不會對電池產(chǎn)生損害。由于電池內(nèi)部不含重金屬、有毒氣體、液體或酸,所以不會對環(huán)境產(chǎn)生特別污染。另外,KOLIBRI電池充電時間特別短,試驗所用的電池充電時間僅需20分鐘。更讓人期待的是,據(jù)稱這種電池的使用壽命可達50萬公里。
雖然這項技術(shù)似乎已經(jīng)解決了電池技術(shù)的基本難題,但這種電池目前還不能批量生產(chǎn),因此還沒有上市,該電池還缺乏成本及安全性等對日常應(yīng)用至關(guān)重要的信息。