——国家 '863' 计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟.
按照国家动力电池技术路线图的规划, 2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/ kg, 从目前的动力电池技术来看, 肖成伟认为这一目标可能无法达到.
而现在距离2020年还有2年时间, 可以产业化的下一代动力电池也并没有浮出水面.
目前, 我国新能源汽车市场上的纯电动汽车所搭载的动力电池, 大多数为三元锂材料和磷酸铁锂材料电池. 尽管相比铅酸和镍氢电池, 能量密度已经有了极大的提高, 但是依然难以打消消费者的里程焦虑困扰.
毫无疑问, 动力电池技术瓶颈在很长一段时间内, 阻碍了新能源汽车产业化进程.
那么, 锂离子电池密度究竟还能不能再提高了?
无论是三元锂材料电池还是磷酸铁锂电池, 基本都由四大关键部分组成, 即正极, 负极, 电解液和膜. 现在基于这四种组成部分的锂电池, 再提高能量密度并做到产业化应用, 可能性不大.
一项新技术从实验室走向应用, 往往要经历很多年的时间.
上海市机动车检测中心副主任缪文泉认为, 2020年并不是一个遥远的未来, 目前还没有看到任何确定性的解决方案, 可能达成上述目标的新一代动力电池体系也屈指可数.
那么动力电池达不到技术路线规划的目标, 我国新能源汽车发展的进程会不会受阻?
当然不会!
因为影响动力电池性能的不仅仅是比能量密度一个指标, 还有动力电池的比功率密度, 安全性, 一致性, 循环寿命等多种因素, 在众多指标和成本之间找到一个产业化应用的平衡点, 才是支撑新能源汽车发展的关键.
此外, 目前日韩正在研究胶体电池, 这是一种没有电解液和隔膜的新型电池, 有可能给电池带来质变, 但是现在还没有产业化的消息.
在缪文泉看来, 提高动力电池比能量的技术途径有很多:
一是工艺进步, 但如今电池工艺设计已相对成熟, 提高电池比能量的空间不大;
二是材料性能的提升, 受制于自身物化性能, 以磷酸铁锂和三元锂为正极, 碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破;
三是新材料, 新体系, 即开发高比能新材料, 发展动力电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径.
如果不能有效地提高电池能量密度, 那么是不是可以考虑从给电池包整体减重的角度去提高能量密度呢?
中国电池工业协会张旻昱博士告诉《电动公会》, 这个思路完全可行. 她表示, 动力电池电池包中, 电芯的重量一般在1/ 3- 2/ 3之间, 其余部分为电路板, 壳体等配件. 如果将这些配件的重量有效降低, 同时维持现有电芯能量密度的情况下, 电池包整体的能量密度会有一个明显的提高.
在2010年左右, 动力电池包因为安全等需要, 往往采用金属外壳, 电池包整体能量密度很低. 后来在更换高聚合物外壳后, 能量密度就有了一个大幅的提高.
电池包能量密度是一个系统问题, 提高电芯能量密度是一个直接手段, 但是如果做好电芯的布置, 电路的规划, 减轻壳体重量, 为电池减负, 也是提高电池能量密度的一个有效手段.
在实际应用中, 《电动公会》了解到北汽新能源EV200车型的电池箱下箱体使用铝合金材料, 上盖采用复合材料, 能够有效减重几十公斤.
北汽新能源副总经理王可峰表示, 通过降低电池箱整体重量, 可以实现整车减重, 是提升电池箱能量密度的一个有效手段. 另外他表示, 更换更轻材料一般都会导致电池成本的上涨, 现在北汽新能源也在加紧这方面的研究, 争取应用更轻更强成本更低的材料.
目前来看, 各大电池企业为达成350Wh/ kg的目标, 不仅需要研发新电池, 还要对电池包进行减重, 两者要并行.
动力电池因为装配在汽车之上, 需要经过各种工况的测试, 要保证一定的结构安全. 将钢壳换成碳纤维壳或其他材料的外壳, 只要能保证强度要求, 完全可行.
另外, 电池包另一项重要指标是散热与均热能力. 如果电池组局部过热, 会导致电池内阻不一致, 电芯放电容量下降, 那些放电不充分的电芯从某种意义上说, 为电池包增了重.
虽然电池包能量密度达到350Wh/ kg, 光靠为电池减重可能是无法达到的, 但是动力电池作为一个系统, 这方面的作用不能忽视. 国内企业比较缺乏基础性研究, 过度追求高比能量电芯, 这是错误的, 应该均衡发展, 在研发新型材料电池的同时, 重视对现有电池体系的减重.