快充時,鋰離子需要加速瞬時嵌入到負極。這對負極快速接收鋰離子的能力挑戰(zhàn)很大。普通化學體系的電池在快充時負極會出現(xiàn)副產(chǎn)物,影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。能量密度與功率密度,在同一只電池中可以說是顧此失彼的兩個方向。
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無論是國家政策導向還是企業(yè)技術(shù)布局,普遍追求高能量密度。當動力電池的能量密度足夠高,一臺車裝載電量足夠大,可以避免所謂“里程焦慮”,對于快速充電的需求就會降低。但是,電量大了,如果成本沒有降下來也很難被市場接受。因此,如果能在控制好電池成本的前提下,用便捷的充電能力+適用的續(xù)航里程,就能極大緩解用戶焦慮,這樣一來快充就有存在的價值。
二、不同技術(shù)路線電池的快充應用前景
充電的快慢和動力電池、充電樁、電動汽車整車、電網(wǎng)等整體技術(shù)和設計要求都息息相關,其中最大的影響因素還是在于電池。我們具體來討論不同類型的動力電池在快充技術(shù)方向上的應用趨勢。各種正極材料幾乎都可以用來制造快充型電池,但適用性和優(yōu)劣各不相同。
1、三元快充型電池更適用于電動乘用車
三元電池因其有較高的能量密度更受到重視,材料本身導電性能優(yōu)異,但反應活性太高,因此對快充安全性提出了較大的挑戰(zhàn)。
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三元電池快充體系的代表企業(yè)有寧德時代、比克等。寧德時代研發(fā)了“超導電子網(wǎng)”和“快離子環(huán)”技術(shù),可實現(xiàn)15分鐘內(nèi)SOC從5%充電到85%,能量密度190Wh/kg,循環(huán)壽命超過2500次,主要應用領域為乘用車,預計2018年內(nèi)具有批量生產(chǎn)的能力。
比克今年5月最新推出的3.0高能芯通過引入硅系負極材料、高鎳正極材料,以及專門開發(fā)的電解液,其能量密度高達近250Wh/kg,可實現(xiàn)500公里超長續(xù)航里程。通過充電策略設計,有效縮短充電時間,提高充電效率。在極端的應急模式下,充電10分鐘可行駛60公里。
按照燃油車的使用習慣,要實現(xiàn)充電時間在10-20分鐘以內(nèi)完全充滿電,充電倍率至少需要3-6C之間。目前市面上的純電動乘用車大多數(shù)是半小時到1小時充滿80%電量,比以前兩三小時的充電時間已提升了不少,未來有望進一步壓縮到20分鐘內(nèi)。
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2、磷酸鐵鋰快充乘商均可用
磷酸鐵鋰在快充領域不具有先天優(yōu)勢,從材料上看,磷酸鐵鋰材料的本征電導率比較低,僅為三元材料的百分之一,需要對磷酸鐵鋰材料進行導電性優(yōu)化才能滿足快充的需求。但磷酸鐵鋰的材料成本相對較低,結(jié)合成熟的技術(shù)背景及穩(wěn)定的產(chǎn)品性能,有較為廣泛的應用前景,代表企業(yè)有寧德時代、沃特瑪?shù)取?/p>
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