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动力电池技术是在争辩中变化、发展的

导读: 只有历史地看待过去的技术变化,为什么变化,怎么变化的,也许我们可以更好地思考我们行动的初衷是否依然“初心”。

  在锂离子动力电池呈“只争朝夕”的发展态势下讨论技术这个问题显的有点“不合时宜”,大家都在扩产能,低头拉车,猛干快上,对技术虽有敬畏、惶恐之心,在狂热市场的背景下,这都不是个事。但我依然认为只有历史地看待过去的技术变化,为什么变化,怎么变化的,也许我们可以更好地思考我们行动的初衷是否依然“初心”,大家且当看故事罢了。

  我们先用下面四个图来引申出我们的话题——动力电池技术是在争辩中变化、发展的。不同体系电池的装机量变化对比图,主流整车用电池容量的范围,以及车厂采用的主流电池厂在电池形状上的差异。可以说每次争论都是激烈的,无论是标准的起草者、制定者,还是参与其中的利益相关者(电池企业),同时每次带来的变化和相应的调整都是疼苦的,也可能是反复的。

  从动力电池开始研究到现在,下面四个方面的讨论、争论一直如影随形。

  第一、材料体系之争

  这个目前讨论的已经很多了,尤其是三元和磷酸铁锂(可参照:三元与磷酸铁锂之争是必要的,并不能否定三元材料)。辩证地说,没有不好的材料,不好只是因为没找到它最佳的生存空间。实际数据表明磷酸铁锂在大巴上应用是比较合适的,三元在乘用车上优势是很明显的(2016年1-4月乘用车三元占有量下降是受“暂缓三元”政策影响),剩下的就是如何从材料、电池设计、pack设计多维度来缓解、解决安全性的问题。可以乐观的估计,暂缓三元从技术角度看是暂时的,通过技术的改进可以弥补三元安全上的不足。

  另外,对于负极侧,钛酸锂电池(负极使用钛酸锂-LTO,不是石墨)由于零应变带来的安全和快充优势在某些特定领域也有一片天地(快充电车,储能);硬炭由于脱嵌Li的能力优于石墨(晶格层间距大于石墨材料)也逐渐和三元配对使用在混合动力车等领域。

  第二、容量之争

  动力电池发展伊始,在容量方面似乎是做的越大越有水平,有的宣称做400Ah、500Ah,一时风头很足,到处宣传,到后来慢慢的“永久地躺在沙滩上”了。从目前的工艺控制和技术水平来说,这属于不科学、不靠谱的,仅仅可以作为宣传的“噱头”而已,谁敢用?对于容量的合理阈值,应该是基于材料体系、尺寸设计和工艺水平综合平衡下的值,下表列出了电池厂的一些典型容量。另外,容量小好不好?记得2009年的一个行业标准讨论会议上(为了避嫌,不提具体标准),有一项是讨论电动车用电池的容量范围,其中一个公司老总很霸气地说容量大于5Ah的就行(有个人提出应该按能量转换的功能来界定,即可实现化学能转化成动能的,无论大小都归为动力电池,可惜被否定了),我想当他看到现在18650的批量应用时会做怎么感想。

  JBT11137-2001推荐了一些容量,但是基于当时电池厂的特殊产品,目前大家基本不采用,尚没有一个大家公认的标准来界定容量范围。

  那就大家各自发挥吧,但发挥空间会慢慢的给你划定,那就是尺寸!

  第三、尺寸之争

  和容量一样是个“百家争鸣”的话题,同样的容量,不同的尺寸,带来不同的性能(尤其是倍率,寿命),下图是某款20Ah电池的三个不同尺寸(未标厚度),很明显其功率特性差异会比较明显。目前国内虽然有推荐标准:QCT840-2010(电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸),但由于代表性不足,抑或考虑尚需完善等问题目前大家基本不采用;欧洲有VDADIN-91252,德系车企均要求按此标准提供电池,目前国内很多电池厂也在按照该标准的尺寸要求来开发电池。国内标准之所以束之高楼,很大的原因是没有整车厂的参与,同时整车厂没有统一尺寸要求。

  目前VDA标准针对的是乘用车,尺寸给定,那么容量就自由发挥了,余地有多大,就看各自“功夫”;在客车领域,目前还是各自为政,五花八门的尺寸带来的是层出不群的容量产品,统一需要过程,慢慢来!

  第四、形状之争

  卷绕,硬壳方形,软包装哪种更合适?卷绕小电芯如18650、26650已经作为标准产品在大批量应用,具有自动化生产设备成熟,工艺稳定,一致性好等特点,可以实现ppm甚至ppb级的不良率控制;硬壳方形具有外形尺寸精度高,耐压程度强等优点;软包装电池具有安全防控性好,柔性化设计程度高等优点,但究竟采用哪种形状电池,不仅需要从电池角度考虑,同时也需要从模块设计和成组技术予以综合考虑,不能一概而论。

  目前来说,在这四个方面,材料体系基本是二分天下;容量、尺寸逐渐从无序走向有序;形状是三分天下。简单了很多,规矩了很多,剩下的就是在这个规矩中,越走越深,越走越好。

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