——國家 '863' 計劃節能與新能源汽車重大項目總體專家組專家肖成偉.
按照國家動力電池技術路線圖的規劃, 2020年鋰離子電池的單體能量密度目標為350Wh/ kg, 從目前的動力電池技術來看, 肖成偉認為這一目標可能無法達到.
而現在距離2020年還有2年時間, 可以產業化的下一代動力電池也並沒有浮出水面.
目前, 我國新能源汽車市場上的純電動汽車所搭載的動力電池, 大多數為三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料電池. 儘管相比鉛酸和鎳氫電池, 能量密度已經有了極大的提高, 但是依然難以打消消費者的裡程焦慮困擾.
毫無疑問, 動力電池技術瓶頸在很長一段時間內, 阻礙了新能源汽車產業化進程.
那麼, 鋰離子電池密度究竟還能不能再提高了?
無論是三元鋰材料電池還是磷酸鐵鋰電池, 基本都由四大關鍵部分組成, 即正極, 負極, 電解液和膜. 現在基於這四種組成部分的鋰電池, 再提高能量密度並做到產業化應用, 可能性不大.
一項新技術從實驗室走嚮應用, 往往要經曆很多年的時間.
上海市機動車檢測中心副主任繆文泉認為, 2020年並不是一個遙遠的未來, 目前還沒有看到任何確定性的解決方案, 可能達成上述目標的新一代動力電池體系也屈指可數.
那麼動力電池達不到技術路線規劃的目標, 我國新能源汽車發展的進程會不會受阻?
當然不會!
因為影響動力電池性能的不僅僅是比能量密度一個指標, 還有動力電池的比功率密度, 安全性, 一致性, 迴圈壽命等多種因素, 在眾多指標和成本之間找到一個產業化應用的平衡點, 才是支撐新能源汽車發展的關鍵.
此外, 目前日韓正在研究膠體電池, 這是一種沒有電解液和隔膜的新型電池, 有可能給電池帶來質變, 但是現在還沒有產業化的消息.
在繆文泉看來, 提高動力電池比能量的技術途徑有很多:
一是工藝進步, 但如今電池工藝設計已相對成熟, 提高電池比能量的空間不大;
二是材料性能的提升, 受制於自身物化性能, 以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極, 碳材料為負極的鋰離子動力電池在能量密度上很難有大的突破;
三是新材料, 新體系, 即開發高比能新材料, 發展動力電池新體系是未來動力電池比能量大幅度提升的主要途徑.
如果不能有效地提高電池能量密度, 那麼是不是可以考慮從給電池包整體減重的角度去提高能量密度呢?
中國電池工業協會張旻昱博士告訴《電動公會》, 這個思路完全可行. 她表示, 動力電池電池包中, 電芯的重量一般在1/ 3- 2/ 3之間, 其餘部分為電路板, 殼體等配件. 如果將這些配件的重量有效降低, 同時維持現有電芯能量密度的情況下, 電池包整體的能量密度會有一個明顯的提高.
在2010年左右, 動力電池包因為安全等需要, 往往採用金屬外殼, 電池包整體能量密度很低. 後來在更換高聚合物外殼後, 能量密度就有了一個大幅的提高.
電池包能量密度是一個系統問題, 提高電芯能量密度是一個直接手段, 但是如果做好電芯的布置, 電路的規劃, 減輕殼體重量, 為電池減負, 也是提高電池能量密度的一個有效手段.
在實際應用中, 《電動公會》了解到北汽新能源EV200車型的電池箱下箱體使用鋁合金材料, 上蓋採用複合材料, 能夠有效減重幾十公斤.
北汽新能源副總經理王可峰表示, 通過降低電池箱整體重量, 可以實現整車減重, 是提升電池箱能量密度的一個有效手段. 另外他表示, 更換更輕材料一般都會導致電池成本的上漲, 現在北汽新能源也在加緊這方面的研究, 爭取應用更輕更強成本更低的材料.
目前來看, 各大電池企業為達成350Wh/ kg的目標, 不僅需要研發新電池, 還要對電池包進行減重, 兩者要並行.
動力電池因為裝配在汽車之上, 需要經過各種工況的測試, 要保證一定的結構安全. 將鋼殼換成碳纖維殼或其他材料的外殼, 只要能保證強度要求, 完全可行.
另外, 電池包另一項重要指標是散熱與均熱能力. 如果電池組局部過熱, 會導致電池內阻不一致, 電芯放電容量下降, 那些放電不充分的電芯從某種意義上說, 為電池包增了重.
雖然電池包能量密度達到350Wh/ kg, 光靠為電池減重可能是無法達到的, 但是動力電池作為一個系統, 這方面的作用不能忽視. 國內企業比較缺乏基礎性研究, 過度追求高比能量電芯, 這是錯誤的, 應該均衡發展, 在研發新型材料電池的同時, 重視對現有電池體系的減重.