乘用车 电动汽车严寒趴窝? 全气候电池或能治愈
师英纵 POST:2021-11-11 08:00 复制链接
阅读:517

  立冬后的北京气温骤降,似乎有意提醒人们,冬奥会的脚步近了。

  不足百日,北京2022年冬奥会将正式拉开帷幕。在“绿色冬奥”倡导下,本届冬奥会将使用氢燃料车、纯电动车、天然气车、混合动力车及传统能源车用于赛事交通服务。其中,节能与清洁能源车型在小客车中占比100%,在全部车辆中占比85.84%,为历届冬奥会之最。

  但欢庆之余,纯电动车在严寒环境的表现不禁让人捏一把汗。据了解,在本届冬奥会期间,这些纯电动车或将面临-20℃至-30℃的超低温工作环境。作为举办地之一的张家口地区,其冬季平均温度常年处于-10℃左右,崇礼区室外赛区极寒时温度更是降至-23℃以下。

  在如此极端的工况条件下担负赛事通勤工作,纯电动车能胜任吗?

  “锂电池不耐低温的问题,已经得到解决。”日前,电池技术科学家、美国国家发明家科学院院士、宾夕弗尼亚州立大学讲席教授王朝阳在2021腾讯科学WE大会上表示,他的团队发明了一种全气候电池,可在极低温度下照常运行。该技术不仅入选了2022年度汽车十大技术趋势,也将成为服务冬奥的纯电动车的核心驱动技术之一,为北京2022年冬奥会保驾护航。

  不仅“抗冻”还安全

  公开资料显示,电池内部是由正极、负极材料及两者之间的电解液三种材料构成。上述结构中,正极材料-电解液与负极材料-电解液分别构成两个界面,这两个界面存在的电势差即是电压。而根据正极材料的不同,电池也将具备不同特性,目前在电动车上应用最广泛的镍钴锰酸锂(三元)电池与磷酸铁锂电池即源于正极材料的区别。

  但锂离子电池的“顽疾”在于低温条件下性能不佳。相关资料显示,在-30℃的工况环境下,锂离子电池将损失约9~10倍的功率,这也是造成电动车在冬季续航里程“缩水”的主要原因。

  对此,目前业内主要采用材料解决方法,即在电解液中掺入大量高挥发性易燃物质——线性碳酸酯,并采用镍钴锰等高活性材料作为电池正极材料,以改善锂离子电池的低温性能,但上述方法又将导致电池在炎热天气出现起火爆炸等热失控现象。面对电池高温稳定性与低温高活性这一“矛盾体”,当前电池技术的发展陷入瓶颈。

  “近100年来,我们熟悉的主流电池从铅酸电池改进到镍氢电池,然后转变到现在的锂离子电池,电池技术的改进基本上来源于材料的创新。”王朝阳表示,相比以往寻找新材料的开发路径,全天候电池的创新点在于突破了上述传统的电池结构。

  据介绍,全天候电池通过内嵌一片10微米厚度的镍箔作为发热体,从而实现对正负极界面可控。该发热体的工作过程相当于在电池内部造成快速短路,当外部环境温度较低时,系统控制电流通过镍箔造成可控内短路并产生热量,从而快速提升电池温度以实现输出功率。据王朝阳介绍,即使在-30℃环境下“冻透”的电池,通过上述装置也可在30秒内自加热到零度以上正常工作。

  “通过这个快捷低能耗的热刺激方法,我们就可以用最稳定最安全的材料制作电池。在不使用的时候,电池内的化学界面保持最低(活性)水平,保障电池的安全和最低的老化速率。工作时,则用热刺激将电池反应界面瞬间调大调强,从而保证高功率输出。”王朝阳说。

  可实现10分钟快充

  基于热调控机理,王朝阳的研发团队还成功研制出10分钟快充电池,而这一技术的诞生或将深刻影响电动汽车技术路线和发展方向。

  据介绍,实现快充技术的科学要求是电池的活性足够高,锂离子在电极间的传递速度足够快,而热调控机理即可实现这一目标。王朝阳举例称,当电动汽车行驶至快充桩前,可先通过热调控装置对电池进行30秒左右的热刺激,使其内部活性增强后再进行大电流充电。“我们目前能做到的最好水平是充电10分钟获得200Wh/kg的能量,然后可以如此快充上千次以上没有损害。”王朝阳说。

  “10分钟快充电池的推广将成为电动汽车的重要里程碑之一,因为它提供了一种快速便捷的补能方法,这将会引发电动汽车和许多应用场景的革命性变化。”王朝阳表示,当电动汽车用户具备随时随地的快速补能条件,里程焦虑将不再需要推高电池容量来解决,而车载动力电池的原材料成本也将大幅降低。

  此外,王朝阳认为,快充电池的出现也将使飞行汽车的商业化成为现实。

  作为未来出行的主要进化方向,飞行汽车正成为车企争相布局的领域。日前,小鹏汽车公布其生态企业小鹏汇天第六代飞行汽车的相关信息,小鹏汽车董事长、CEO何小鹏称,该飞行汽车的目标是在2024年实现量产。此外,本田、戴姆勒、丰田、现代、通用、吉利、Stellantis集团等均已入局飞行汽车领域。

  据王朝阳介绍,飞行汽车对电池的要求较高,目前全球普遍看好的垂直升降飞行汽车或者空中出租车,在每次降落后都必须对电池进行快速补能,其团队现已验证10分钟快充电池搭载于飞行汽车的可行性和经济性,飞行汽车的应用或将于2025年左右成为现实。

  “飞行汽车首先可能应用在出租等公共出行领域,比如市中心和机场的穿梭交通等,以商用的出租车车队服务出现,然后才是私人飞行汽车,就像哈利·波特电影中拿着扫把飞一样,这是人类的梦想。”王朝阳表示。

前往首页>>

特别声明:此文由自媒体会员师英纵上传发布,不代表《专汽头条》的观点和立场,其真实性、准确性及合法性由该帖主负责;转载此文是出于传递更多信息之目的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请原作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除或通知发布者支付稿酬。

暴恐及非法信息举报:cnszlj@outlook.com

返回列表 使用道具 举报
已有 0 条评论
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册  
高级
相关推荐