《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電動汽車的未來將從電池技術(shù)的革新開始

2019-11-14
來源:電子發(fā)燒友
關(guān)鍵詞: 電動汽車 動力電池

  提到電動汽車未來,關(guān)鍵在于降低電池成本,相對基礎(chǔ)電池材料革命艱難,動力電池CTP似乎成為捷徑,這到底是為什么。據(jù)公開資料顯示,在我國新能源車補貼6月滑坡后,新能源車銷量連續(xù)3月暴跌,其中比亞迪跌幅最大達到31%,根源是新能源車成本壓力帶來漲價,讓它們終端性價比低于燃油車,動力電池成本則是殺手锏,因為其在整車制造中成本占比最低達到10%,最高則達到40%,國產(chǎn)車占比要比進口車高得多。

  眾所周知,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是當前兩大商用電池,其中磷酸鐵鋰電池以高安全性應(yīng)用于電動客車領(lǐng)域,三元鋰電池則以儲能密度高優(yōu)勢受到電動乘用車青睞,同時更在新能源車補貼向高續(xù)航方向傾斜引導下,NCA811和NCM811高鎳三元鋰電池逐漸成為市場主流。

  據(jù)悉,高鎳三元鋰電池雖然在儲能密度上遙遙領(lǐng)先,同時還因為降低鈷金屬使用數(shù)量,達到降低電池制造成本目標,但卻會帶來熱失控溫度降低的不良后果,導致電動汽車在快速充電及激烈駕駛情況下容易自燃,給車主用車帶來安全隱患。

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  由此,動力電池基礎(chǔ)材料革命,就成為電動汽車發(fā)展關(guān)鍵,其中固態(tài)鋰電池被成為下一代電池,我國更是制定了完善發(fā)展路線,其中2020年前采用高鎳正極+準固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負極可以實現(xiàn) 300 Wh/Kg,2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負極電池可以實現(xiàn)400 Wh/Kg,2030年前采用燃料/鋰硫/空氣電池實現(xiàn)500 Wh/Kg。

  事實上,固態(tài)鋰電池雖然在儲能密度、使用安全及制造成本上都占據(jù)優(yōu)勢,但實際卻還有三大技術(shù)瓶頸,讓它很難實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,首先是固體電解質(zhì)離子電導率低,其次是固體電解質(zhì)機械性能差,再者是固體電極與固體電解質(zhì)界面接觸性差,這都會影響到固態(tài)鋰電池循環(huán)壽命和倍率性能。

  業(yè)內(nèi)人士指出,相對于電池基礎(chǔ)材料革命艱難,其實還有一條降低電池制造成本捷徑,它就是將電芯制造和PACK制造合二為一的CTP生產(chǎn)電池方法,通過取消電芯功能集成管理模組,按照寧德時代CTP技術(shù)數(shù)據(jù),不僅可以讓電池包體積利用率提到15-20%,電池包零部件數(shù)量減少40%,生產(chǎn)效率提升50%,同時還能讓電池包能量密度提升10%-15%,達到200WH/kg,從而達到降低電池制造成本目的。

  不過,CTP省去模組也存在隱患,因為電池模組除了對電芯起到支撐、固定和保護作用外,還保護其不發(fā)生有損性能的形變、控制電芯溫度和避免熱失控傳播,一旦取消電池模組,直接由電芯組成電池包,將大大降低電池可靠性和電池安全管理難度。

  同時,CTP電池包對電芯產(chǎn)品一致性提出更高要求,根據(jù)業(yè)內(nèi)技術(shù)人士的說法,采用CTP會導致電池未來開發(fā)的靈活性受限,因為一旦定型之后,PACK就不能有大的改動。改動必然帶來成本增加,配一款新車就要重新做一遍模組實驗,做一遍PACK實驗,不過這恰是電動汽車行業(yè)標準統(tǒng)一契機,代表著未來發(fā)展方向。


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