鉅大LARGE | 點擊量：821次 | 2022年02月18日
簡述快充和固態電池的發展？
廣汽正式宣布進軍動力電池領域。
這條新聞說小不小，說大其實也不大，因為車企主導動力電池Pack早都是大勢所趨了，畢竟沒有電池包設計技術，正向研發就無從談起。
而相比短期內幾乎不可能大規模應用的新型鋰電技術，在動力電池結構設計上的改良更具有實際效益。要知道，從單體到電池系統正是國內新能源行業的薄弱環節。
不過從長遠來看，通過電池體系的革新，來提升電動汽車性能才是從根本上提升競爭力的方法。當前電池體系的發展主要分為兩鐘，一種是以固態電池、高鎳三元為代表的高比能方向；另一種則是以快充為代表的高倍率方向。
提升能量密度一直是國內外研究的重點，筆者這里就不過多贅述了；而高倍率方向則主要體現為高功率和快充電池，在混合動力汽車和一些細分領域比較受歡迎，去年震驚世界的以色列5min閃充黑科技正是這一方向的典型代表。此外，在這一領域非常突出的還有日本東芝，國內則以微宏動力為首。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“續航不夠、快充來湊”，雖然從某種程度上說，快充能大幅度緩解消費者里程焦慮，但因電網負荷太大，一直受到業內人士詬病。不過近日，日本東芝和保時捷均在快充領域作出突破，或許能為快充領域指明方向。
下面就來看看本周鋰電行業都有哪些新技術和大事件吧。
1、東芝新一代SCiB車用鋰電池充電6分鐘續航320km
日前，東芝官方宣布，已經成功研發全新一代SCiB車用鋰離子電池，具備能量密度高，極速充電等優點。根據東芝官方的實測數據(日本JC08標準)，這種新型鋰離子電池可達到充電6分鐘，行駛320公里的驚人表現，是傳統鋰離子電池的三倍。
東芝官網在公告中表示，該公司于2008年就推出了超級充電離子電池(SuperChargeionBattery，SCiB)，采用鈦酸鋰為負極，可實現快速充放電，壽命高達15000次，且在零下30℃的環境中也能使用。
通過技術研發，東芝又在此基礎上又開發出以鈦鈮氧化物為負極材料的鋰離子電池，其鋰離子存儲量是以石墨為負極材料鋰電池的兩倍。與此同時，東芝還展示了新型鋰電池的樣品，50Ah，尺寸僅111mmx194mmx14.5mm。據悉，其充電6分鐘就能達到90%的電量，而傳統電動車的鋰電池即便采用快充，30分鐘才只能充到80%。
據介紹，新一代鋰電池充放電5000次之后，依然能夠保持90%以上的電池容量，損耗率極低。另外，在零下10℃的低溫環境中也能實現快充。東芝表示，新的鈦鈮氧化物陽極材料和新一代SCiB電池是一個顛覆性的進步，有望對電動車續航和性能產生重大影響。據悉，新一代SCiB電池有望在2019年實現商用。
點評：其實在固態電池熱度上升之前，快充技術一直都是企業研究的重點，只是不曾獲得實用性進展，因為很難在保證快充的前提下還兼顧能量密度、循環壽命、以及安全性。國內在快充領域比較出色的是微宏動力，性能相對比較全面，但距被消費者接受還有一段距離。不過以固態電池為代表的下一代能量型鋰電池也沒有到產業化的程度，未來誰會在市場中取得優勢還很難說，筆者個人認為，快充類電池更適合混動車型，以及其他特殊的細分領域。
2、技術增加燃料電池壽命
決定固體氧化物燃料電池性能的核心因素是發生氧還原反應的陰極，通常在陰極中使用具有鈣鈦礦結構的氧化物(ABO3)。然而，盡管鈣鈦礦氧化物在初始操作中具有高性能，但其性能隨時間而下降，限制了其長期使用。特別是陰極運行所需的高溫氧化態的條件導致表面偏析現象，其中氧化鍶(SrOx)等第二相在氧化物表面積累，導致電極性能下降。
利用計算化學和實驗數據，材料科學與工程系的WooChulJung教授團隊觀察到，鈣鈦礦電極晶格中Sr原子周圍的局部壓縮態減弱了Sr－O鍵強度，從而促進了鍶的分離。該小組發現鈣鈦礦氧化物中應變分布的局部變化是鍶表面分離的主要原因。基于這些發現，該團隊在氧化物中摻入不同尺寸的金屬以控制陰極材料中的晶格應變程度，并有效地抑制鍶偏析。
WooChulJung教授說：“這項技術可以通過在材料合成過程中加入少量的金屬原子來實現，而不需要額外的工藝。我希望這項技術在開發高耐用的鈣鈦礦氧化物電極方面將卓有成效。”
點評：燃料電池壽命問題其實很復雜，當前最大的問題是由汽車工況導致的，啟停、加速、減速等帶來的電流變化對膜電極的衰減比較嚴重，這也是為什么現階段燃料電池汽車都采用混動的動力系統總成方案，就是因為電池能承載并減弱電流變化對燃料電池的沖擊。因此單從燃料電池本身的實驗研究去提升壽命，含金量并不高，或者說實際帶來的效益很小。
3、時超級快充MissionE充電電壓可達到800V
保時捷表示，MissionE將采用800V的高壓超快充系統，與現在比較流行400V充電系統相比，理論上能夠縮短一倍的充電時間，讓MissionE實現充電20分鐘，行駛400公里，都足夠從南京開到上海了。而與傳統加油的方式相比，20分鐘也并非不能接受。值得一提的是，在智能手機上主要有高壓快充和低壓快充兩種方案，而對于電動汽車來說其實也比較類似，因為考慮到低壓快充對于線纜的載流能力有更高要求，所以保時捷最終選擇了高壓快充。
保時捷MissionE將部分車輛電子控制系統的電壓提升到48V，能為相關元器件提供更大功率的電能供應，隨之而來的便是性能的提升。而類似的做法之前也出現在賓利添越(BentleyBentayga)上。至于其他車載輔助系統，則維持在標準的12V。
點評：其實快充有幾大瓶頸，首先是電池本身的快充技術，其次是大功率充電樁。而這兩點目前都沒有得到有效的解決，保時捷推出的800v快充其實在現有條件下根本得不到大規模應用，更多的是一種示范。但至少保時捷的先進技術證明了快充在未來實現的可行性。
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