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下一代锂电池能量密度将翻倍 特斯拉比亚迪如何应对?
发布:2014/12/31

    随着电动汽车市场普及速度的不断加快,更长的续航里程需求对动力电池的能量密度提出了挑战,而解决动力电池能量密度的关键则在于电池材料技术的突破。


    “2020年动力电池模块的能量密度达到300瓦时/千克”被政府和业界作为下一段发展目标提出。现在距离2020年还有7年时间,可产业化的下一代动力电池却还没有浮出水面。学者们看好锂硫电池、锂氧电池等新材料电池,而从业者则对下一代动力电池产业化前景更为悲观,认为达到300瓦时/千克的材料,现在还没看到。


    400-500公里的续驶里程对于传统燃油汽车来说是十分容易达到的数值,而对于电动汽车来说却遥不可及。目前,主流电动汽车续驶里程多在200公里以下,少数如比亚迪E6、特斯拉Model S等则通过增加电池组数量,牺牲车重、成本经济性的方式增加续驶里程,其模式难以推广。


    即使不要求电动汽车的续驶里程与传统燃油汽车看齐,仅仅是从更高效率的角度看,提升电池比能量、降低电池重量也是必须的。而现阶段单体电池比能量仅110-120Wh/kg,组合成电池包后,电池系统能量密度还不到90Wh/kg。


    根据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》中提及的目标,至2015年动力电池模块的能量密度达到150Wh/kg(折算成单体电池,其能量密度大约需要达到170-190Wh/kg),至2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg 以上)。


    锂硫和锂空气(锂氧)电池正成为当下国际锂电池材料研究领域正在积极攻关的重点。


    Oxis能源公司日前表示其开发的锂-硫电池能量密度超过了300瓦时/千克,并期望在2018年研发出存储能力是目前两倍的锂-硫电池。不仅如此,Oxis预计2016年下旬会发布一款能量密度超过400Wh/kg的锂电池产品,同时期望在2018年底将该数值提升至500Wh/kg以上。


    中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉认为,锂氧电池的现状是在实验室阶段,但是国外很多公司还在研究,国内公司还没有开展相关的研究。虽然常规的电池材料研发上中国并不落后于国际水平,不过在更尖端动力电池体系的研发上,国内与国际水平还有很大差距。


    陈院士在接受媒体采访时称,短时间内要想从电池材料上出现较大的突破还不现实,中国锂电行业有必要从中长期确定适合的电池路线以避免走弯路。


    目前电动车面临的发展瓶颈一方面表现为续航里程不够理想;另一方面充电基础设施建设不足也是制约电动车大规模推广的重要原因。为了能够有效缓解用户的“里程焦虑”,各大电池厂商联合汽车主机厂主要集中在高性能锂电池的研发上,像北汽新能源和韩国SK共同开发的三元锂电池容量达到了30.4千瓦时,因此北汽全新电动车EV200/ES210的续航里程在等速行驶下均超过了240公里。不过续航里程并非越高越好,用户还应根据自身需求选择合适的车型,毕竟续航里程越高,锂电池成本随之攀升,并不适合中低端电动车的推广和市场培育。


    在锂电池一家独大的今天,研究人员把目光放在了金属性更为活跃的金属镁上,而镁离子因为2价属性结合电子的能力更强,所以,理论上来讲,如果两块电池分别使用了同等密度含量的镁离子和锂离子,使用镁离子作为传递电子介质的电池能量存储密度将是锂电池的两倍。不过这项技术目前仍不成熟,还有待解决电解液的问题。

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