鉅大LARGE | 點擊量:789次 | 2020年01月17日
專家聚焦電動汽車電池:如何更持久、更安全、更環(huán)保?
目前,中國的新能源汽車市場保有量和增量已經(jīng)成為世界第一,電動汽車的“油箱”備受關(guān)注,電池技術(shù)將如何推動汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,讓人們的出行更加便捷、安全?
由中國科協(xié)調(diào)宣部主辦、中國科技新聞學(xué)會等承辦的科學(xué)家與媒體對話平臺——“科學(xué)麻辣燙”,3日下午在北京舉行主題為“電池革命如何重新‘定義’汽車”的第四期活動,北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授陳人杰、北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院教授何洪文、全國廢棄化學(xué)品處置標(biāo)準(zhǔn)委員會委員林曉三位專家應(yīng)邀與媒體對話,探討電池革命對汽車領(lǐng)域發(fā)展的影響。
電動汽車?yán)m(xù)航能否更持久?
電動汽車“出不了遠(yuǎn)門”的續(xù)航問題一直困擾用戶,陳人杰表示,科學(xué)家一直在致力于提升電池“電力”,開發(fā)具有更高能量密度的電池體系。從鉛酸電池、鎳鎘電池再到現(xiàn)在的鋰離子電池,電池材料不斷變化,電池的能量密度不斷提高。
“和現(xiàn)有的鋰離子電池相比,鋰硫電池的能量密度可以做的更高。”陳人杰稱,目前其研究團(tuán)隊正在開發(fā)高性能電池體系,利用新的材料,提升電池的能量密度、循環(huán)性能、功率特性和安全性等。
除了利用新材料,還可以通過電池的充放電管理讓電池更持久。何洪文表示,動力電池系統(tǒng)的性能不僅取決于單個電池的性能,鑒于動力電池組具有的“木桶效應(yīng)”和充放電末期具有的“掃帚效應(yīng)”,加強(qiáng)對動力電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要。
何洪文提出,基于模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動是對動力電池系統(tǒng)管理狀態(tài)量進(jìn)行估計的常用方法,通過建立電池的高精度模型,采用先進(jìn)的估計算法并引入狀態(tài)反饋修正,可以有效保證電池狀態(tài)量的估計精度。
電動汽車的電池能否更安全?
車輛電池著火的消息時常見諸報端,電池的安全性也是消費者關(guān)心的問題。
“雖然電動汽車暴露出一些安全隱患,但可以從安全的動力電池材料體系、動力電池的安全管理方面解決問題。”何洪文稱,中國已率先建立新能源汽車的三級監(jiān)管平臺,擁有很好的一手?jǐn)?shù)據(jù)積累。目前行業(yè)內(nèi)也正在從動力電池安全風(fēng)險在線評估、異常性能單體的預(yù)警管控以及整車的安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計等多方面構(gòu)建安全保障體系,完善電動汽車的安全性能。
“鋰離子電池易燃主要和電解液有關(guān)。”陳人杰表示,現(xiàn)在電池的制造工藝、生產(chǎn)過程的安全管理等方面已經(jīng)有了很大提升,但是依然使用液態(tài)電解質(zhì),未來可以研發(fā)固態(tài)的電解質(zhì)體系,提升電池的安全性。
陳人杰認(rèn)為,改進(jìn)電池的安全性可以從兩方面入手,一方面是電池材料的優(yōu)化和改良入手,另一方面是對電池的結(jié)構(gòu)和制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。
“大數(shù)據(jù)、云管控、智能化為完善動力電池的安全管理提供了新抓手。”何洪文表示,通過安全的電池材料體系升級再輔以智能化的動力電池管理可以進(jìn)一步完善動力電池系統(tǒng)的安全性能。
如何應(yīng)對到來的電池報廢潮?
隨著越來越多的電動汽車投入市場,廢舊電池的處理成為難題,快速發(fā)展的新能源行業(yè)也迎來電池的報廢潮。“2018年我國報廢電池達(dá)6000噸左右,3年后的數(shù)據(jù)會達(dá)到20萬-30萬噸,這對工業(yè)解決方案的要求特別迫切。”林曉表示,報廢電池留在城市中會有污染和安全風(fēng)險,必須把報廢電池資源回收回來,解決掉風(fēng)險。
過去10年中,電池的價格已經(jīng)降至原來的十分之一,這意味著電池材料中的金屬價格已經(jīng)很接近電池成本價格。林曉表示,通過電池的回收,可以基本實現(xiàn)盈利,但目前還需要探索更加成熟的工業(yè)解決方案。鋰離子電池的回收技術(shù),在常規(guī)的消費領(lǐng)域已經(jīng)有了,但動力類電池的材料和系統(tǒng)不一樣,需要更多的研發(fā)來解決問題。
“廢舊電池的處理不應(yīng)再走先污染后治理的老路。”陳人杰表示,電池在設(shè)計制造源頭要選擇一些對環(huán)境非常友好的綠色電池材料,同時要兼顧電化學(xué)性能,構(gòu)筑綠色電池體系,通過再設(shè)計、再利用、再回收,真正達(dá)到電池的綠色指標(biāo)。
“車輛電動化是國際公認(rèn)的發(fā)展趨勢。”何洪文認(rèn)為,電池的技術(shù)革命一直在路上,汽車性能提升導(dǎo)向?qū)π滦碗姵氐男枨笠苍诓粩嗟靥岣撸瑢⑼苿与姵丶夹g(shù)及其系統(tǒng)集成、管理控制發(fā)生新的變化。