目前,我国新能源产业发展虽然取得了一定的先发优势,但仍面临发展短板的问题,核心技术也有待突破,这些都等待着勇敢者们用智慧去攀登,用坚持来跨越。

整车续航里程翻倍 公交车8分钟充电超60% 你的电池该换了?

“十三(san)五”期间,中国新能源汽车(che)的(de)产销快速增长(zhang),连续五年(nian)位居(ju)全球第(di)一,预(yu)计到今年(nian)年(nian)底新能源汽车(che)的(de)保有量将突破500万辆(liang)。同时,中国在(zai)新能源电池(chi)的(de)核(he)心技术方面也(ye)不断(duan)传来好消息,80岁的(de)中国锂电池(chi)第(di)一人陈立泉(quan)带着他的(de)团(tuan)队研(yan)发出(chu)了新型的(de)电池(chi)材料(liao)。

新型纳米硅锂电池问世,容量是传统锂电池的5倍

80岁(sui)的(de)(de)中(zhong)国(guo)工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士(shi)陈立泉(quan)是中(zhong)国(guo)锂(li)(li)(li)电产(chan)业的(de)(de)奠基(ji)人。上(shang)世纪80年代,陈立泉(quan)和(he)团队在中(zhong)国(guo)率(lv)先开展了固体电解质(zhi)和(he)锂(li)(li)(li)二次电池(chi)研(yan)究。1996年,他带领科(ke)研(yan)团队在国(guo)内率(lv)先研(yan)制出锂(li)(li)(li)离子电池(chi),率(lv)先解决了国(guo)内锂(li)(li)(li)离子电池(chi)规模(mo)化(hua)生产(chan)的(de)(de)科(ke)学(xue)技术与工程(cheng)问题,实(shi)现(xian)了国(guo)内锂(li)(li)(li)离子电池(chi)的(de)(de)产(chan)业化(hua)。

在(zai)(zai)江(jiang)苏溧阳,陈立泉院士(shi)的(de)得意门(men)生李泓,带领团队经过二十多(duo)年(nian)(nian)的(de)技术攻关,在(zai)(zai)一项锂电(dian)池关键原材料上获得了突破(po),并(bing)在(zai)(zai)2017年(nian)(nian)进行了量产。

纳米硅负极材料是他们自主研发(fa)的(de)新材料,用(yong)它做成的(de)纽扣电(dian)池,其容量是传统(tong)石墨锂电(dian)池的(de)5倍(bei)。

硅(gui)在(zai)(zai)自然(ran)界中广泛(fan)存在(zai)(zai),储量丰富,砂子的(de)主要(yao)(yao)成(cheng)(cheng)分就是(shi)二氧化(hua)硅(gui)。但是(shi)要(yao)(yao)把金属硅(gui)做成(cheng)(cheng)硅(gui)负极(ji)材料,就要(yao)(yao)进行特(te)殊的(de)加工处理(li)。在(zai)(zai)实验(yan)室里,完成(cheng)(cheng)这(zhei)样的(de)加工处理(li)并不是(shi)难事,但是(shi)要(yao)(yao)做成(cheng)(cheng)吨级的(de)硅(gui)负极(ji)材料,这(zhei)就需要(yao)(yao)大量的(de)技术攻关(guan)和(he)试(shi)验(yan)。

中(zhong)科院(yuan)物理所从1996年(nian)就开始(shi)研究纳米硅(gui),2012年(nian)开始(shi)做(zuo)硅(gui)负(fu)极材(cai)料生产(chan)线,直到(dao)(dao)2017年(nian)才(cai)做(zuo)出第一条生产(chan)线,而且不(bu)停地调(diao)整修正(zheng)。经历(li)过几千次的失败才(cai)批量生产(chan)出了(le)硅(gui)负(fu)极材(cai)料。目前(qian),溧阳这家工厂年(nian)产(chan)锂离子(zi)电池硅(gui)负(fu)极材(cai)料可以达(da)到(dao)(dao)2000吨。

如果说硅负极(ji)材料是未来(lai)提(ti)高锂电(dian)池(chi)能量密度(du)的一(yi)个很(hen)好的选择(ze),那么(me)固(gu)态(tai)电(dian)池(chi)技术则(ze)是解决(jue)目前锂电(dian)池(chi)安全性(xing)、循环寿命等问(wen)题的一(yi)种公认的有效解决(jue)方(fang)案。当前很(hen)多国(guo)家(jia)都(dou)在(zai)积极(ji)布局固(gu)态(tai)电(dian)池(chi)的研制(zhi),中(zhong)国(guo)在(zai)固(gu)态(tai)锂电(dian)池(chi)技术方(fang)面的研发也在(zai)与国(guo)际同步。

在溧阳的(de)(de)这家工厂里,采用了(le)李泓教授带领(ling)团队研发的(de)(de)固(gu)态(tai)锂电池的(de)(de)无人机,续航里程比同样规格的(de)(de)无人机,增加了(le)20%。奥秘都(dou)在这个(ge)黑(hei)褐色的(de)(de)材料(liao)上,它(ta)们就是中(zhong)科院物(wu)理研究所(suo)研制(zhi)的(de)(de)固(gu)态(tai)化正极材料(liao)。

2018年,这里已(yi)经完成了300Wh/kg固态动力电(dian)(dian)池系(xi)统的设计开发,在车辆上(shang)搭(da)载(zai)后,可(ke)以使整车续航里程(cheng)增(zeng)加一倍。2019年,中(zhong)科院在江苏溧(li)阳建(jian)立了固态电(dian)(dian)池中(zhong)试生产(chan)(chan)线(xian),今年5月(yue),已(yi)经陆续有产(chan)(chan)品开始(shi)在消(xiao)费电(dian)(dian)子类产(chan)(chan)品中(zhong)使用。

不过,李泓告诉记者,这(zhei)还(hai)不是(shi)完全(quan)(quan)意义上(shang)的全(quan)(quan)固态(tai)电池,而是(shi)在液态(tai)锂(li)电池技术(shu)上(shang)不断优化的类固态(tai)电池,要(yao)想(xiang)让(rang)汽车续航里程更(geng)(geng)远、手机待(dai)机时(shi)间更(geng)(geng)长(zhang)、无人机飞(fei)得更(geng)(geng)高更(geng)(geng)远,就要(yao)研(yan)发更(geng)(geng)安全(quan)(quan)、更(geng)(geng)大容(rong)量的全(quan)(quan)固态(tai)电池。

新型电池层出不穷 “电动中国”正在建设

不仅(jin)是中(zhong)科院科物理所(suo),很多(duo)企业也都在(zai)(zai)探索新能源电(dian)池(chi)的新技(ji)术、新材料(liao)。在(zai)(zai)广(guang)东珠海的一家(jia)新能源公司(si),一辆纯电(dian)动公交(jiao)车在(zai)(zai)公司(si)的充电(dian)示(shi)范(fan)区进行充电(dian)。

充电三分(fen)多钟,剩余电量就由33%上(shang)升到60%以(yi)上(shang),仅仅8分(fen)钟,这(zhei)辆(liang)公交车的电量就充满了,显(xian)示为99%。

梁(liang)工告诉记者,城市公交车线(xian)路固(gu)定、一(yi)个来回的公里数(shu)不会超(chao)过(guo)100公里,利用(yong)公交司机休息的时间充(chong)电,可以充(chong)分发(fa)挥钛(tai)酸锂(li)电池充(chong)电快的优势(shi),另(ling)外钛(tai)酸锂(li)电池还有循环(huan)寿命长(zhang)的优势(shi)。

在这家公司(si)的电(dian)池研究院,有一块从(cong)2014年(nian)就开始进行(xing)充(chong)放电(dian)循环试验的钛酸锂电(dian)池,如(ru)今六年(nian)时(shi)间,充(chong)放电(dian)已超(chao)过3万次。

在另(ling)外一间(jian)实验(yan)室,技术(shu)人(ren)员给(ji)记者演示(shi)了钛(tai)酸锂电池(chi)跌落、针(zhen)刺(ci)、切割试验(yan),特(te)别(bie)是钢(gang)针(zhen)刺(ci)穿进电池(chi)之后,没(mei)有发生燃烧、冒烟等(deng)现象,而且电池(chi)还(hai)能正常使用(yong),同样钛(tai)酸锂电池(chi)具(ju)有宽域的环(huan)境温(wen)度。

尽管钛酸锂电池有长寿命、高(gao)安全、充电快(kuai)的优势,但是钛酸锂电池的能量(liang)(liang)密(mi)度不(bu)够高(gao),只有锂电池的一半左右。因(yin)此,他们把目标市场放在了公交车(che)、专用(yong)车(che)辆,以及储能电站等对能量(liang)(liang)密(mi)度要求不(bu)高(gao)的应用(yong)场景。

在(zai)储能电(dian)(dian)(dian)池研(yan)发和(he)产(chan)业化方面,中科院物理研(yan)究(jiu)所研(yan)发的(de)(de)(de)钠(na)离(li)子电(dian)(dian)(dian)池已(yi)经开启了商业化之(zhi)路。相同(tong)的(de)(de)(de)储电(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang),钠(na)离(li)子电(dian)(dian)(dian)池相比铅酸(suan)电(dian)(dian)(dian)池,不(bu)(bu)仅体积(ji)小,而且重量(liang)(liang)大大减(jian)轻,同(tong)样(yang)体积(ji)钠(na)离(li)子电(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)重量(liang)(liang)不(bu)(bu)到铅酸(suan)电(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)30%。在(zai)一款低(di)速电(dian)(dian)(dian)动观光车上(shang),同(tong)样(yang)的(de)(de)(de)空间(jian),储存的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)增加(jia)了60%。

2011年,同样师(shi)从陈(chen)立泉院士的(de)中科(ke)院物(wu)理(li)所研究员胡勇胜带领(ling)(ling)团队(dui),开始致力于钠(na)(na)离子(zi)电(dian)池(chi)技(ji)(ji)术(shu)的(de)研发,经(jing)过近10年技(ji)(ji)术(shu)攻(gong)关,开发出了钠(na)(na)离子(zi)电(dian)池(chi),在(zai)国(guo)内以及(ji)全球钠(na)(na)离子(zi)电(dian)池(chi)底(di)层(ceng)研发及(ji)产品应用领(ling)(ling)域都处于领(ling)(ling)先地位(wei)。

相比锂离(li)(li)子电(dian)(dian)池(chi),钠(na)离(li)(li)子电(dian)(dian)池(chi)最大(da)的一个优势(shi)就(jiu)是(shi)原材料(liao)分布广(guang)泛(fan)、价(jia)格(ge)便宜(yi)。生产负极材料(liao)的原料(liao)就(jiu)是(shi)经过洗选(xuan)的煤炭(tan),每(mei)吨(dun)(dun)的价(jia)格(ge)不到(dao)一千元(yuan)(yuan),远(yuan)远(yuan)低(di)于几万(wan)元(yuan)(yuan)一吨(dun)(dun)的石墨价(jia)格(ge)。而另一种(zhong)材料(liao)碳酸(suan)钠(na),同样(yang)资(zi)源量丰富,价(jia)格(ge)便宜(yi)。

钠(na)离子电(dian)池(chi)不易燃烧,安(an)全性好(hao),在(zai)零下40摄氏度都可以工作,但是(shi)能(neng)量密度不如锂电(dian)池(chi),目(mu)前(qian)只能(neng)用在(zai)低速电(dian)动车、储(chu)能(neng)电(dian)站(zhan)等对能(neng)量密度要求较低的(de)(de)领域。不过,钠(na)离子电(dian)池(chi)的(de)(de)目(mu)标是(shi)用做(zuo)储(chu)能(neng)设备(bei),目(mu)前(qian)已经开发出(chu)100千瓦时的(de)(de)储(chu)能(neng)电(dian)站(zhan)系统。

对于未来动力电(dian)(dian)池(chi)(chi)、储(chu)能(neng)(neng)电(dian)(dian)池(chi)(chi)发展的(de)(de)方向,中(zhong)国工程院(yuan)院(yuan)士陈立(li)泉(quan)认(ren)为,安(an)全(quan)性(xing)和成本仍然是动力电(dian)(dian)池(chi)(chi)、储(chu)能(neng)(neng)电(dian)(dian)池(chi)(chi)等技术攻关的(de)(de)核心要求(qiu)。在(zai)传统能(neng)(neng)源紧(jin)缺的(de)(de)情(qing)况(kuang)下,储(chu)能(neng)(neng)电(dian)(dian)池(chi)(chi)能(neng)(neng)够促进可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源并网应(ying)用,改善峰谷(gu)用电(dian)(dian)矛盾,形成绿色(se)、可(ke)持续的(de)(de)能(neng)(neng)源结构。

【半小时观察】攻克新能源发展的“痛点”

中央关于(yu)“十(shi)四五”规划的(de)(de)建议中,将新能(neng)(neng)源、新能(neng)(neng)源汽车同(tong)新一代信息技术(shu)、生物技术(shu)、高端装备、航(hang)空航(hang)天、海洋装备等列为(wei)要加(jia)快发展的(de)(de)战略性(xing)新兴产(chan)业(ye)(ye)。同(tong)时指(zhi)出,要构建战略性(xing)新兴产(chan)业(ye)(ye)增长引(yin)擎(qing),培育新技术(shu)、新产(chan)品、新业(ye)(ye)态、新模式。

在节目中我们看到,科研机构(gou)、产(chan)业(ye)化公(gong)司,正(zheng)在通过不同的(de)技(ji)术(shu)路线,攻克新(xin)能(neng)源发(fa)展(zhan)的(de)“痛点(dian)”。目前(qian),我国新(xin)能(neng)源产(chan)业(ye)发(fa)展(zhan)虽然取得(de)了一(yi)定(ding)的(de)先发(fa)优势,但仍(reng)面临发(fa)展(zhan)短板(ban)的(de)问题,核心(xin)技(ji)术(shu)也(ye)有待突破,这些都等(deng)待着勇敢者们用智慧去攀登,用坚持来(lai)跨越。

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性,本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。涉及资本市场或上市公司内容也不构成任何投资建议,投资者据此操作,风险自担!

凡本(ben)网(wang)注明 “来(lai)源(yuan):XXX(非电池网(wang))”的(de)作品,凡属媒体(ti)采(cai)访本(ben)网(wang)或本(ben)网(wang)协调的(de)专家(jia)、企业(ye)(ye)家(jia)等资源(yuan)的(de)稿(gao)件,转载目的(de)在(zai)于传(chuan)递行业(ye)(ye)更多的(de)信(xin)息或观点,并不代(dai)表本(ben)网(wang)赞同其(qi)观点和对(dui)其(qi)真实性负(fu)责。

如(ru)因作品内容、版权和(he)其它(ta)问题需要同本网联系的,请(qing)在一(yi)周内进行(xing),以便我们及时处理(li)、删除。电话:400-6197-660-2 邮箱:119@sx-sailebao.com

电池网微信
[责任编辑:赵卓然]
新能源车
动力电池
电动汽车