動力電池充電安全預(yù)警取得新進展

單體比能量達到300wh/kg難以實現(xiàn)？

在補貼金額與能量密度直接掛鉤的倒逼（誘惑）作用之下，中國的動力電池技術(shù)正快速發(fā)展，甚至超出了電池企業(yè)的實際技術(shù)水平，但依然趕不上政策拔高能量密度的作用。

最新一批新能源汽車推薦目錄顯示，新版補貼政策正式實施以后，電池企業(yè)和主機廠基本上都已經(jīng)完成了產(chǎn)品的換代升級，高續(xù)航里程車型和高能量密度動力電池集中爆發(fā)。

其中，在非快充純電動客車領(lǐng)域，電池系統(tǒng)能量密度超過135wh/kg即可獲得最高補貼系統(tǒng)1.1倍，而進入目錄的車型所搭載的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度都達到了140wh/kg以上，甚至出現(xiàn)了150wh/kg以上的產(chǎn)品。這表明在補貼的刺激之下，電池企業(yè)已經(jīng)通過各種方法克服了磷酸鐵鋰電池能量密度的瓶頸。

同時在純電動乘用車領(lǐng)域，已有近10家電池企業(yè)配套的三元動力電池系統(tǒng)能量密度超過了160wh/kg，能夠獲得1.2倍的最高補貼，達到了當(dāng)前國產(chǎn)動力電池量產(chǎn)應(yīng)用的最高水平。

值得注意的是，盡管國產(chǎn)動力電池能量密度持續(xù)獲得突破，但離國家制定在2020年單體達到300wh/kg，系統(tǒng)超過220wh/kg的指標(biāo)還存在較大差距。

從材料體系來看，單體比能量要達到300wh/kg，則磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰等技術(shù)路線都無法實現(xiàn)，只有高鎳三元或/NCA+硅碳負(fù)極有望實現(xiàn)，或者新型富鋰錳基正極材料以及固態(tài)電池。

然而，上述材料體系要想實現(xiàn)300wh/kg的目標(biāo)都有一定的難度。尤其是富鋰錳基和固態(tài)電池，當(dāng)前國內(nèi)的電池企業(yè)都還處于實驗室研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化更是遙遙無期。唯獨高鎳三元搭配硅碳體系在當(dāng)前率先取得了突破。

目前，寧德時代、力神電池和國軒高科三家電池企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了300wh/kg的樣品，材料體系都是高鎳三元+硅碳負(fù)極，計劃于2020年實現(xiàn)量產(chǎn)。同時包括比亞迪、遨優(yōu)電池、桑頓新能源、捷威動力等多家電池企業(yè)也積極研發(fā)300wh/kg的產(chǎn)品。

屆時，盡管補貼完全退坡，但國產(chǎn)動力電池的技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)長續(xù)航電動車的產(chǎn)業(yè)化，與燃油車展開競爭。

下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。

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動力電池充電安全預(yù)警取得新進展

在國家重點研發(fā)計劃“新能源汽車”專項“電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施運行安全與互聯(lián)互通技術(shù)”項目的大力支持下，國電南瑞科技股份有限公司項目研究團隊提出了一種多時間尺度鋰離子動力電池充電安全隱患預(yù)警方法，建立了電動汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施、一體化監(jiān)控平臺的交互響應(yīng)機制，其關(guān)鍵技術(shù)的突破將大幅提升動力電池應(yīng)用的安全性和可靠性。

項目開展了動力電池過充電條件下熱失控機理及不同應(yīng)力作用下性能衰減機理研究，建立了較為完善的動力電池安全特征參量表征體系;綜合利用車輛實時和歷史運行數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析動力電池特征參數(shù)與安全隱患的耦合特性，建立了一種動力電池系統(tǒng)安全運行的監(jiān)測方法;借助容量增量曲線特征參數(shù)，建立了基于支持向量機的動力電池健康狀態(tài)診斷方法，實現(xiàn)了動力電池劣化模式的識別.

點評：從當(dāng)前已知的多起新能源汽車起火事故來看，絕大多數(shù)事故都發(fā)生在車輛充電期間或者與充電有關(guān)，這表明動力電池充電安全隱患比電池質(zhì)量安全本身的風(fēng)險系數(shù)還要高，而動力電池采用大電流，大功率的充電方式，所產(chǎn)生的安全隱患更多，因此解決電池充電安全問題對于新能源汽車的發(fā)展具有重大作用和意義。

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SiliconX新合金竟是下一代電池的缺失成分

據(jù)外媒報道，挪威能源技術(shù)研究所的科學(xué)家們現(xiàn)在聲稱用一種叫做SiliconX的新材料克服硅負(fù)極在使用過程中的膨脹破裂問題。研究人員將新材料描述為他們一直在尋找的“x因子”。

使用常規(guī)硅作為負(fù)極的問題在于，隨著電池充電，顆粒膨脹多達400％，然后在其放電時恢復(fù)正常，這導(dǎo)致它們破裂。挪威能源技術(shù)研究所的科學(xué)家表示，他們已經(jīng)用一種新的硅合金克服了這個問題，這種硅合金將硅納米粒子和一種未命名的材料精心混合。科學(xué)家正在努力為該技術(shù)申請專利。

該團隊已在實驗室進行測試并表示，盡管新電池設(shè)計最初會影響容量，但其在整個充電周期內(nèi)的穩(wěn)定性意味著它存儲的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于快速降解的純硅負(fù)極，并且其存儲的電量比目前電池中使用的石墨負(fù)極高出三到五倍。

點評：筆者不知道該種新材料的正確讀法是什么，但從該研究團隊的說法來看，該種新材料的最主要的作用就是克服硅碳負(fù)極在使用過程中的膨脹問題。當(dāng)前國內(nèi)已有多家負(fù)極材料企業(yè)在積極研發(fā)甚至已經(jīng)量產(chǎn)了硅碳負(fù)極，并開始批量供貨，但還沒有大規(guī)模的應(yīng)用于動力電池領(lǐng)域，主要問題還是硅碳負(fù)極的首效和膨脹問題還沒有完全攻克，如果該材料能夠成功應(yīng)用，毫無疑問將大大加快硅碳負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化進程。

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現(xiàn)代投資固態(tài)電池

現(xiàn)代汽車宣布投資位于馬薩諸塞州的IonicMaterials公司，主要進行固態(tài)電池研發(fā)工作。

該公司利用離子材料來實現(xiàn)下一代的固態(tài)電池，其突破性聚合物是第一種在室溫下完全起作用的固體電解質(zhì)，可與多種電極化學(xué)物質(zhì)相容，以顯著提高電池的安全性，性能和生產(chǎn)成本。目前該公司已得到了韓國三星、英國戴森等科技大公司的投資。

點評：正如開頭所說，盡管固態(tài)電池被公認(rèn)為是下一代的新型動力電池技術(shù)路線，但從當(dāng)前的研究進展來看，固態(tài)電池的商業(yè)化路程還比較遙遠(yuǎn)。不過，與電池企業(yè)相比，車企在固態(tài)電池領(lǐng)域的研究顯得更重視，以豐田為代表的日企最突出。當(dāng)前，在固態(tài)電池項目中，日本正舉全國之力推進研發(fā)，寶馬公司也在攜手電池技術(shù)公司SolidPower共同研發(fā)全新的固態(tài)電池，但都沒有制定明確的商業(yè)化時間，短期內(nèi)還是以鋰離子電池技術(shù)為主。