2 k( m9 ]9 m7 b 消費(fèi)級(jí)市場(筆記本、手機(jī)、MP3等)作為鋰離子電池(下稱鋰電池)最早的“東家”，為鋰電池的推廣做出了巨大的貢獻(xiàn)。今天，智能手機(jī)大行其道，電池再一次成為了制約智能手機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。這與如今的新能源汽車市場有幾分相似。# c: @' V) K' R' r
對于電池能量密度的描述，一般有質(zhì)量比能量和體積比能量兩種說法。所謂質(zhì)量比能量，就是每kg電池所攜帶的能量的多少，比如動(dòng)力電池市場，多是以質(zhì)量比能量去描述的。所謂體積比能量，一般指電池單位體積下所承載的能量的數(shù)量。目前主流手機(jī)電池的容量在2000~3000mAH，這樣的容量的電池，其質(zhì)量往往只有幾十克，所以在移動(dòng)消費(fèi)級(jí)市場中，更關(guān)心的是電池的比體積能量。1 ?) M8 g r+ Y4 U% n
B' ^0 u6 h) m! ? ) G: s8 _. W* r: n( d) h9 U 反觀近十年手機(jī)電池的發(fā)展，大概可以分為三個(gè)階段。 . f: r* ]8 D2 u( `1 } 第一個(gè)階段，鋰離子聚合物電池的興起。% ^; z) m' G; \% o- g/ j* H
傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是普通液態(tài)鋰電解質(zhì)，但是在2005年以后，聚合物電解質(zhì)的鋰離子電池開始嶄露頭角。相對于之前的液態(tài)鋰離子電池來說，聚合物鋰離子電池除了在電化學(xué)特性上更有優(yōu)勢外，更重要的，是塑型更加靈活，能讓電池做的更薄，體積利用率更高。 p" O# k2 `7 v l8 D0 f
第二個(gè)階段，手機(jī)電池的穩(wěn)定期。 * T! c; D/ i# c2010年以前，尤其是2007年以前，鋰離子聚合物電池的興起讓手機(jī)電池容量有了長足的提高。但是隨著技術(shù)的成熟，電池比能量提高的速度開始減緩。更重要的是，隨著電池能量的加大，安全問題開始浮現(xiàn)在我們眼前。很多廠家開始著眼于提高電池的安全性指標(biāo)，在電池的外殼防護(hù)上下了一些功夫。雖然不能提升電池的能量密度，但是在長期發(fā)展來看，還是必要的。因?yàn)槟芰棵芏仍黾樱霈F(xiàn)問題的損失也會(huì)越大。 # {3 S! ~, E% T. L1 c& Y5 L) z3 A# s7 c 第三個(gè)階段，手機(jī)電池的第二次能量密度提升。 % H9 U4 ] d: j9 c4 h3 j8 y 到2013年以后，手機(jī)電池開始有一次的提升了能量密度。這里面有材料的原因，電池廠家通過改善工藝，提高了材料的壓實(shí)密度，或通過其他的手段，讓電池的容量有了進(jìn)步。同時(shí)，即iPHONE之后，市場上越來越多的手機(jī)電池變得不可拆卸。通過電池和手機(jī)的“一體化”，省去了原來電池的硬殼保護(hù)，提升了電池的能量密度，或者根據(jù)電池結(jié)構(gòu)，開發(fā)異型電池等。除此以外，更直接的一種方法，是提高電池的電壓。普遍的，通過將電壓平臺(tái)提高0.1V左右，提高電池的能量。這與前一段比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池有異曲同工之妙。 , o7 |' G3 F: Q8 I% a% @ 目前，主流的手機(jī)電池能量密度保持在600Wh/L左右，有些廠家的產(chǎn)品會(huì)稍微高一些，比如小米手機(jī)，電池能量密度在620Wh/L以上，一款金立手機(jī)能量密度達(dá)到650Wh/L。使用的哪種手段，還請對號(hào)入座。曾有報(bào)道說，當(dāng)能量密度達(dá)到700Wh/L的時(shí)候，可能使電池的可充分循環(huán)壽命小于300次，爆炸的隱患大大增加。$ g0 b$ s' @( c. r/ V% ?4 r: Y
& Q) n5 B+ q, a# P! U" X* B / p) D: H7 C$ K% C7 d 既然提高電壓有如此多的害處，為什么大家還要這么去做呢？這讓我想起了一個(gè)故事。以前圓珠筆和鋼筆的筆芯粗細(xì)度是一樣的，但是有一個(gè)問題，就是圓珠筆書寫2萬字左右，就會(huì)出現(xiàn)漏油，主要原因就是筆珠的磨損壽命就在2萬字左右，當(dāng)所有人都在研究耐磨材料的時(shí)候，有個(gè)叫田騰山郎的日本人，開發(fā)了一款產(chǎn)品，就是讓筆芯的油墨在2萬字之前用完。這與現(xiàn)在的手機(jī)電池的研發(fā)思路有相似之處。" R |' w% L2 ~, h; }5 v
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智能手機(jī)，已不再是當(dāng)年“用到壞”傳統(tǒng)手機(jī)，而是像電腦一樣，用一段之后，就需要更新升級(jí)。因此可能還沒到電池出現(xiàn)問題的時(shí)候，手機(jī)已經(jīng)淘汰了。雖然我個(gè)人認(rèn)為，提高電池電壓平臺(tái)，實(shí)際上是一個(gè)比較冒險(xiǎn)的方式，對電池的穩(wěn)定性和壽命，都有著潛在的影響。但是目前看，適當(dāng)?shù)奶岣咭稽c(diǎn)電池的工作電壓，起碼市場對這種做法還是接受的。: O9 d( m9 C* o; x* q! Y% q' D
新的電池技術(shù)雖然是鼓舞人心的，但是任何的新技術(shù)，新材料都需要經(jīng)過相當(dāng)長的一個(gè)轉(zhuǎn)化過程，才能成為商業(yè)的產(chǎn)品，比如鋰電池，最早的鋰電池的概念要追溯到上個(gè)世紀(jì)的六七十年代，之后液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池也是經(jīng)歷了十幾年發(fā)展，才有了今天的狀態(tài)。但是最近幾年智能手機(jī)硬件發(fā)生了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，小小的手機(jī)性能，可以與一臺(tái)個(gè)人電腦相媲美，這樣電池技術(shù)有點(diǎn)吃不消了。所以雖然手機(jī)續(xù)航不一定是國民痛點(diǎn)，但起碼也是短板之一。 7 I3 w) x2 [5 d0 b q+ O 很多人關(guān)心動(dòng)力電池和消費(fèi)級(jí)電池的區(qū)別。我覺得，從電池的角度來說，是沒有本質(zhì)的區(qū)別的。但是由于產(chǎn)品應(yīng)用條件不同，所以設(shè)計(jì)的理念和思路也是不同的，從而導(dǎo)致我們所看到不同領(lǐng)域電池的產(chǎn)品屬性，有很大區(qū)別。在消費(fèi)級(jí)電池領(lǐng)域，沒有五花八門的正極材料；而在動(dòng)力電池領(lǐng)域，也很少談到關(guān)于電解質(zhì)變化對性能的影響。在能量密度方面，比如我們都知道2015年2月16日，科技部發(fā)布了《國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案(征求意見稿)》,其中明確要求了2015年底轎車動(dòng)力電池能量密度要達(dá)到200Wh/kg。 * l0 [% w; l: z2 m" n9 k 作為消費(fèi)級(jí)電池來講，早在2013年，其能量密度就超過200Wh/kg的水平了，這不但與優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，高電壓的做法更是功不可沒。由于消費(fèi)級(jí)電池一般不成組使用，即使成組，也是幾支電池之間的串并聯(lián)，與動(dòng)力電池簡直是數(shù)量級(jí)的差別；“BMS”直接管理電芯；充放電電流較小；熱管理也相對容易；一般來說，消費(fèi)級(jí)電池質(zhì)保期也只有1年，所以這種做法是完全可以滿足消費(fèi)級(jí)電池市場的需求的。但是在動(dòng)力電池市場，可能就行不通了。動(dòng)力電池的要求，相對要高更加綜合，既有安全性的考慮，又有成本方面的評價(jià)，同時(shí)還有性能方面的要求。雖然在特斯拉身上，似乎完成了一次消費(fèi)級(jí)電池與新能源汽車的完美結(jié)合，但是車的定位和價(jià)格，和我們期望中家用級(jí)的新能源汽車還是有一定差距的。# y& i0 v, l( Y" k* c
* O4 @2 @6 R d7 b% u " p7 C/ S; c, ?+ K, ^ 磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰……各種正極材料沖擊能量瓶頸的同時(shí)，我想是不是應(yīng)該停下來考慮一下安全和其它的問題。消費(fèi)市場，動(dòng)力市場，儲(chǔ)能市場，鋰離子電池是不是能解決所有的問題。任何的電池可能都有他的適用環(huán)境。比如燃料電池，無論是作為新能源汽車的動(dòng)力單元，還是作為市政供電設(shè)備來說，其電池特性上都是非常合適的，但是與現(xiàn)有鋰離子電池體系相比，開發(fā)小型燃料電池便攜設(shè)備可能使比較困難的。在高喊的技術(shù)突破的時(shí)候，更冷靜的考慮一下鋰離子電池的局限性。因?yàn)橹挥幸庾R(shí)到這些局限性，才有可能探索新的電池體系。當(dāng)然不得不承認(rèn)，隨著技術(shù)的推進(jìn)，將來發(fā)展具有更高能量密度，并且能滿足商業(yè)應(yīng)用需求的新的電池體系，而且要求新體系所使用的材料要求環(huán)境友好，成本低廉，材料易獲得，變得越來越困難了。因此，在發(fā)展鋰離子電池的同時(shí)，我呼吁要對那些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)但并未充分商業(yè)化的電池體系，投入更多的精力和資源。 ! V! G( H1 H( E! l 無法商業(yè)化，為何電池技術(shù)就是沒有突破？如果你想要一款加速度體驗(yàn)良好的車，特斯拉Model S絕對能滿足你。當(dāng)然，像這樣的電動(dòng)車不僅能夠帶來良好的駕駛體驗(yàn)，相比較于傳統(tǒng)汽油車，它也不會(huì)對環(huán)境造成污染。但是，從電動(dòng)車誕生至今，它都只是占了很小一部分市場份額。主要的原因是電動(dòng)車的電池昂貴而且需要經(jīng)常充電。可是，為什么電池性能一直以來都不見起色？ / L4 f- B9 _: D# b 在過去的數(shù)年中，有無數(shù)的電池技術(shù)研究取得突破性的進(jìn)展，但是這些當(dāng)中，鮮少能夠被商業(yè)所使用，兌現(xiàn)低成本和多容量的承諾。比如成立于2001年的鋰離子電池初創(chuàng)公司A123 Systems，曾宣稱，能將鋰離子電池的磷酸鋰鐵正極材料制造成均勻的納米級(jí)超小顆粒，因顆粒和總表面面積劇增而大幅提電池的放電功率，而且，整體穩(wěn)定度和循環(huán)壽命皆未受影響。但最終于2012年以失敗告終。原因是，不能夠量產(chǎn)它所描述的那些鋰電池，也不能安全有效地轉(zhuǎn)換電量。 - H' W6 G4 C+ r8 w7 m 8 ~6 Q, B' B2 X0 F1 T2 l: `! z7 n' B- `- X9 S: G' m
2012年，位于美國加州的電池公司Envia Systems在華盛頓重大的會(huì)議上宣稱，研發(fā)出能量密集型電池，單位重量的鋰電池儲(chǔ)存能量是目前電池的兩倍，而且成本降低一半。通用汽車一聽說能研發(fā)如此高能電池的Envia，馬上向其投資了700萬美元，希望在電動(dòng)車業(yè)務(wù)上進(jìn)行合作。到了2013年，Envia都沒有兌現(xiàn)它所宣稱的“驚人效果”，導(dǎo)致失去資助資金以及通用汽車公司的合作伙伴關(guān)系。另外，這家公司也受到美國高級(jí)能源研究計(jì)劃署ARPA-E的重視。只能說，Envia令人印象深刻的電池讓人興奮也讓人落空。事實(shí)上，在電池行業(yè)中，由于電池技術(shù)的高門檻，初創(chuàng)公司難以單獨(dú)存活。因此，電池行業(yè)一般都是由大公司主導(dǎo)。A123 Systems前高管Andy Chu說：能量存儲(chǔ)是一個(gè)“大頭”玩的游戲，因?yàn)樵谘邪l(fā)電池中稍有不慎將會(huì)鑄成錯(cuò)誤。雖然我希望電池初創(chuàng)公司最終會(huì)取得成功，但通過這幾年的歷史，(大家都可以看見，這些公司的)下場都不太好。* G r: r4 s( v& y& P) k$ j) a
在過去的十年里，我們見證了電池行業(yè)“突破性”的進(jìn)展，但是這些都是來自大公司的一些穩(wěn)定小進(jìn)步。 ; c" U3 \+ B+ R $ q# p/ F6 k% T! p: i ! |) w! s3 ~& h \, s4 e! U 現(xiàn)在，電動(dòng)汽車的價(jià)格比普通燃油車貴很多，很多人認(rèn)為電動(dòng)汽車進(jìn)入大眾汽車消費(fèi)市場將永無出頭之日，雖然燃料和維保費(fèi)用能省不少，但是較高的初次購買價(jià)格仍然會(huì)嚇跑不少消費(fèi)者。地球人都知道，電動(dòng)汽車就是貴在電池，但可喜可賀的是，國外一項(xiàng)最新研究稱，鋰離子電池的成本價(jià)格一路在下降，而且速度比以前的預(yù)估要快。 5 P; `$ O) ]/ w0 y 據(jù)The Carbon Brief報(bào)道，早在2013年，國際能源屬(IEA)曾經(jīng)預(yù)測，到2020年，電動(dòng)汽車電池成本將下降到300美元/千瓦時(shí)。然而，NatureClimate Change的研究人員認(rèn)為，電動(dòng)汽車行業(yè)可能已經(jīng)提前達(dá)到了這一目標(biāo)，2007年至2014年之間，全行業(yè)平均成本從1000美元/千瓦時(shí)下降到410美元/千瓦時(shí)，平均每年下降14%。某些領(lǐng)先企業(yè)，例如日產(chǎn)和特斯拉已經(jīng)跨越了IEA預(yù)測的300美元/千瓦時(shí)屏障，去年起電池成本很可能已經(jīng)更便宜，價(jià)格可能比最近許多同行的評估低2至4倍，每年降幅為8%。# P6 n9 p( O# _9 D9 T5 {
這項(xiàng)研究結(jié)果是基于同業(yè)評審學(xué)術(shù)刊物、機(jī)構(gòu)測算、咨詢和行業(yè)報(bào)告、媒體報(bào)道、電池廠商和汽車制造商等85個(gè)成本預(yù)測得出的。由于制造商不愿向公眾披露自己的真實(shí)成本，因此，前面所提到的數(shù)據(jù)不是完整的數(shù)據(jù)。 7 ~# H. u6 m+ D( Z: w" u$ I100美元/千瓦時(shí)經(jīng)常被看作是電動(dòng)汽車能與普通燃油車進(jìn)行價(jià)格競爭的基準(zhǔn)。為了追求削減成本，導(dǎo)致替代鋰離子化學(xué)成分的各種研究大量投入。 & Y3 r5 [; N! ] w; U p) N 5 x' E2 |7 C' t2 g( ~5 |8 X. \3 L4 n/ |" f
研究人員預(yù)計(jì)，2017-18年，電池成本將會(huì)降到230美元/千瓦時(shí)。以美國為例，目前油價(jià)很低，預(yù)計(jì)電池成本只有低于250美元/千瓦時(shí)，電動(dòng)汽車的價(jià)格才能更有競爭力。如果電池成本再進(jìn)一步跌破150美元/千瓦時(shí)，那么電動(dòng)汽車市場就會(huì)發(fā)生量變，車輛技術(shù)也將因此發(fā)生潛在轉(zhuǎn)變。要想達(dá)到上述水平，即使是在當(dāng)前的勢頭下，即使電池單體化學(xué)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多進(jìn)步，但電池成本價(jià)格的大幅下降也不可能在一夜之間發(fā)生。研究人員認(rèn)為，這些新的研究仍然很遙遠(yuǎn)，只有市場規(guī)模的擴(kuò)大更可能帶來成本的下降。( j, t2 R& w% Y- s) C
特斯拉汽車公司正在驗(yàn)證研究人員的論斷，當(dāng)位于內(nèi)華達(dá)州的Gigafactory超級(jí)電池工廠在2017年啟動(dòng)后，就會(huì)產(chǎn)生足夠大的市場規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)Model 3電動(dòng)轎車35000美元的平民低價(jià)，這意味著電池成本將降低30%。另一方面，雷諾-日產(chǎn)也計(jì)劃在2016年實(shí)現(xiàn)可供150萬輛電動(dòng)汽車使用的電池產(chǎn)能。 . d5 r2 j8 \. D3 n6 L( E, N: S0 ~% B 研究人員稱，整體而言，在不久的將來，即使技術(shù)沒有出現(xiàn)大的突破，規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也有可能推動(dòng)電池成本下降到200美元/千瓦時(shí)。如果這項(xiàng)研究的預(yù)測是正確的，那么電動(dòng)汽車市場的發(fā)展規(guī)模可能會(huì)超過預(yù)期，這是一件好事。4 e/ ]8 Q5 P; H$ j
從長遠(yuǎn)來看，汽車制造商必須在盈利的基礎(chǔ)上生產(chǎn)電動(dòng)汽車，然后加大銷售力度，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。日產(chǎn)汽車公司在在第一代聆風(fēng)電動(dòng)汽車上市后就設(shè)立了龐大的銷售目標(biāo)，如今確實(shí)說到做到，聆風(fēng)是全球迄今銷量最高的電動(dòng)汽車，今年將突破20萬輛大關(guān)。下一代聆風(fēng)預(yù)計(jì)將提供120-150英里(193-240公里)，甚至更多的續(xù)航里程，顯然這會(huì)吸引更多的消費(fèi)者，日產(chǎn)作為車企也會(huì)越來越有利可圖。 `6 o. F4 E* R$ \8 }2 W, l$ q2 }% S9 @" W% M& D
0 v) h3 n" v3 o( ? [五大電池技術(shù)商業(yè)前景可期 ; [( [8 d7 g5 w% U# U g. W1.麻省理工學(xué)院：半固態(tài)鋰液流電池 / j! V% L# i* U9 ] 美國麻省理工學(xué)院的研究人員與一家名為24M的衍生公司合作，開發(fā)出一種制造鋰離子電池的先進(jìn)工藝：半固態(tài)鋰液流電池，不僅有望顯著降低生產(chǎn)成本，還能提高電池性能，使其更易于回收。 % K9 z l0 n! `2 f$ {1 o; D6 Y24M公司的創(chuàng)始人是麻省理工學(xué)院教授、A123電池公司前創(chuàng)始人之一蔣業(yè)明。蔣業(yè)明這個(gè)名字在電池界很知名，在全球材料科學(xué)家中排名66位。算是電池行業(yè)的世界頂級(jí)專家。他除了搞磷酸鐵鋰電池以外，還與同事于5年前提出了“半固態(tài)液流電池”概念，這些年他一直在做商用努力。 v0 i, ]3 f, V* ~
人們不斷尋找正極和負(fù)極材料，提升能量密度，干電池、鎳鎘電池還是鋰電池，無論材料怎么升級(jí)，傳統(tǒng)電池對活性物質(zhì)的利用率很低，能夠產(chǎn)生電能的物質(zhì)被包裹在必須的非活性物質(zhì)之中。在常見的鋰電池里面，鋰材料只含電池重量的2%左右，這些非活性物質(zhì)增加了電池成本，降低了活性物質(zhì)的利用率。因?yàn)閭鹘y(tǒng)電池的這些弱點(diǎn)，誕生了液流電池。液流電池可以視為一個(gè)獨(dú)立的大電池，正負(fù)極電解液分別存放，集中反應(yīng)產(chǎn)生電能。這樣無需昂貴的附加材料，可以大大提升效率。 1 o; F* \: n6 }: N$ w8 q 既然液流電池這么好，效率這么高，為什么還沒有被廣泛采用呢？因?yàn)橐毫麟姵氐娜秉c(diǎn)也很多。目前液流電池的濃度有限制，雖然理論上效率比傳統(tǒng)電池要高，但是溶液濃度低、能量密度和功率密度并沒有優(yōu)勢，價(jià)格也不算便宜。溶液本身能量密度就低，再加上裝溶液的罐子、抽送溶液的泵等附加裝置，液流電池整個(gè)系統(tǒng)綜合算下來效能就更差。- y" D) H! h6 S; `& ^) R5 ]
所以，蔣業(yè)明開發(fā)出來了半固態(tài)鋰液流電池。這種液流電池不用溶液，用細(xì)小的鋰化合物粒子與液體電解液混合形成的泥漿。因?yàn)檫@種泥漿的能量密度可以做的比溶液高，于是液流電池的大容量優(yōu)勢就有了，在蔣業(yè)明在麻省理工寫論文的時(shí)候，他的半固態(tài)液流電池的能量已經(jīng)可以達(dá)到500WH/L。6 T/ ]) p$ P0 X5 ]; D; ^: ?. @
這種電池的原理其實(shí)很簡單。電極是細(xì)小的鋰化合物粒子與液體電解液混合形成的泥漿，電池使用兩束泥漿流，一束帶正電，一束帶負(fù)電，兩束泥漿都通過鋁集電器和銅集電器，兩個(gè)集電器之間有一個(gè)能透水的膜。當(dāng)兩束泥漿通過膜時(shí)，會(huì)交換鋰離子，導(dǎo)致電流在外部流動(dòng)。5 f6 g* i/ o: x" R- ^ _5 {0 N4 [
為了重新給電池充電，只需要施加電壓讓離子后退穿過膜即可。這樣，它的正極負(fù)極的材料利用率比傳統(tǒng)電池高的多，只要一層膜就夠了，用的各種材料也比傳統(tǒng)電池便宜的多。而且，半固態(tài)鋰液流電池可以做成柔性的(可以想象成塑料袋包著兩團(tuán)泥漿)，不僅可彎曲、折迭，即使被子彈穿過也不會(huì)受損，安全性耐用性都有很大優(yōu)勢。4 D8 r/ T1 m6 U& R3 k
理論上，半固態(tài)鋰液流電池的能量密度更高，價(jià)格更低，更安全，具有美好的前景。但是，這種東西的原理和結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在的電池完全不同，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、測試標(biāo)準(zhǔn)、量產(chǎn)工藝這些東西都得從頭摸索。于是，這些年蔣業(yè)明的24M公司就一直在做從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的事情，解決新結(jié)構(gòu)電池量產(chǎn)中遇到的各種問題，逐漸形成了一條手工生產(chǎn)線。到后來，他們手動(dòng)生產(chǎn)一塊手機(jī)電池大小的單元只需6分鐘。經(jīng)過摸索，團(tuán)隊(duì)對生產(chǎn)工藝反復(fù)改進(jìn)，最終打造出了工業(yè)化生產(chǎn)平臺(tái)，讓電池的能量密度和生產(chǎn)速度都發(fā)生了質(zhì)的變化。 " b9 t/ G) O% P3 Z. |24M公司已經(jīng)在原型生產(chǎn)線制造了約10000塊這樣的電池，部分正在接受3個(gè)工業(yè)合作伙伴的測試，包括泰國的一家石油公司和日本重型設(shè)備制造商IHI株式會(huì)社。新工藝已獲得8項(xiàng)專利，另有75項(xiàng)專利正在接受評審。下一步，蔣業(yè)明準(zhǔn)備啟動(dòng)第三輪融資，新的資金將用于研發(fā)一種機(jī)器，能在2-10秒內(nèi)產(chǎn)出一個(gè)電芯。這說明，半固態(tài)液流電池已經(jīng)到了大規(guī)模測試階段了，這個(gè)階段過了就是大規(guī)模量產(chǎn)了。% x& j- l: M& e
液流電池的成本優(yōu)勢、安全優(yōu)勢、容量優(yōu)勢，在我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、平板上并不突出。反而，這種容量大、便宜、安全性好的電池卻是新能源汽車與家庭儲(chǔ)能的絕配。電動(dòng)汽車一旦用上這種電池，價(jià)格立即就能平易近人，續(xù)航里程也會(huì)更長，而且這種電池更安全，不怕普通的碰撞，這對電動(dòng)車的安全性很有好處。' u. E! m6 ], n4 k r. b
半固態(tài)鋰液流電池也許真的能鬧一場電池革命，也許只要3-5年，電動(dòng)汽車的世界就會(huì)完全不同。 7 i6 W D6 m. f1 _: A- z" H5 E# F5 A9 e/ W
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2.nanoFLOWCELL：液流電池可續(xù)航1000公里 " H0 O# {. p) j! _ 在3月5日開幕的第85屆日內(nèi)瓦車展上，中歐小國列支敦士登的nanoFLOWCELL不僅帶來續(xù)航800公里的QUANT F電動(dòng)超跑，除了酷炫的外表，最大亮點(diǎn)就是采用了鋰離子液流電池作為性能電動(dòng)超跑的推動(dòng)力，續(xù)航里程高達(dá)800公里。第一輛原型車最早將在2015年上路行駛。 o9 h+ s. t; J4 w# ?
液流電池將電化學(xué)蓄電池以及燃料電池的各個(gè)方面相結(jié)合，相比為當(dāng)今電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的鋰離子電池技術(shù)而言，其性能高出4倍。新型液流電池除了在價(jià)格和行駛里程上具有顯著優(yōu)勢外，還比目前汽車上使用的電池更加安全，更容易融入汽車設(shè)計(jì)中去。/ E0 Y. s9 i0 P/ q* F& i! t$ S
液流電池將電化學(xué)蓄電池以及燃料電池的各個(gè)方面相結(jié)合。液體電解質(zhì)存在于兩個(gè)電池倉中并經(jīng)過電池流通。系統(tǒng)中心有一層隔膜將兩個(gè)電解質(zhì)解決方案分隔，但仍能容許電荷流通，從而為動(dòng)力系統(tǒng)制造動(dòng)力。該系統(tǒng)的優(yōu)勢之一在于其采用體積較大的電池倉，也就意味著有著更高的能量密度。600V額定電壓和50A額定電流下，該系統(tǒng)能不斷輸出30千瓦的最大功率。相比為當(dāng)今電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的鋰離子電池技術(shù)而言，性能高出4倍，也就是說它的可行駛里程是同等重量傳統(tǒng)元件的5倍。) l5 B& I1 B4 z0 s' X
QUANT F原型車中搭載了體積為200升的電池倉，儲(chǔ)容量為120千瓦時(shí)。該車在低負(fù)載條件下，百公里能耗約為20千瓦時(shí)。公司表示，今后有望將電池倉的體積擴(kuò)充至800升。車內(nèi)配備了4臺(tái)持續(xù)功率為120千瓦、峰值功率為170千瓦的電機(jī)，可通過扭矩分配實(shí)現(xiàn)四驅(qū)駕駛，也能作為車內(nèi)兩個(gè)超級(jí)電容器的備用能量儲(chǔ)蓄裝置。每個(gè)車輪單獨(dú)峰值扭矩可達(dá)到2900牛·米。百公里加速耗時(shí)僅需驚人的2.8秒。 A- c' v6 Z% r$ f+ g- F& n
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3.Sakti3固態(tài)電池技術(shù)突破，電動(dòng)車?yán)锍谭吨两?00公里 2 I7 P7 i# r' N; J' N# w 座落在美國密歇根州第六大城市安娜堡的鋰電池初創(chuàng)公司Sakti3近日獲得了英國家電巨頭戴森(Dyson)1500萬美元的投資，這家專門從事鋰電池研發(fā)的創(chuàng)業(yè)公司手中握有一項(xiàng)絕技，那就是Sakti3研發(fā)的電池能量密度達(dá)到每升1000瓦時(shí)，這是目前普通鋰電池的兩倍，智能手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車的電池性能將因此大大提高。 & j0 _5 c5 {$ {, ~! k8 kSakti3的神秘電池使用了新型材料和生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，他們聲稱可以存儲(chǔ)每升1000瓦時(shí)，電動(dòng)車的續(xù)航里程能從256英里提升到480英里(約772公里)，制造成本低，充放電速度快，更環(huán)保，而且比有些標(biāo)準(zhǔn)更安全。這項(xiàng)技術(shù)棄用了傳統(tǒng)鋰電池中的可燃液體電解質(zhì)，通過其高能存儲(chǔ)材料實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，最重要的是，它的價(jià)格更低，每千瓦時(shí)約100美元，要遠(yuǎn)低于目前200到300美元的市價(jià)，未來能夠應(yīng)用于受限于成本和里程限制的電動(dòng)汽車。' F/ g7 I! H3 T3 f/ k! i$ g
目前，Sakti3的鋰電池技術(shù)在處于研發(fā)階段，距離商品化還需要“數(shù)年”。很多電池初創(chuàng)公司都在努力將實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化成真實(shí)商品，但是一直也沒有重大突破，部分原因在于他們的原型產(chǎn)品是定制的，需要使用昂貴的制造技術(shù)，難以批量生產(chǎn)。而Sakti3的原型產(chǎn)品則采用了標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)過完善升級(jí)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能很大。 8 L% {2 t9 h t0 B0 A$ x0 s( r; z" [5 `* V% L0 g
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4.大眾超級(jí)電池：成本下降，能量密度提高 ; |+ f: R- |0 V3 m4 @+ y( f 大眾汽車集團(tuán)首席執(zhí)行官馬丁·文德恩(Martin Winterkorn)日前透露，公司正在開發(fā)“超級(jí)電池”(Super-battery)，可大幅提升電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程，當(dāng)下接近在新電池技術(shù)上取得突破。 0 v7 j" N, m( B 文德恩在接受德國媒體采訪時(shí)表示：大眾正在加利福尼亞州硅谷研發(fā)一款超級(jí)電池，新電池價(jià)格更低，體積更小，動(dòng)力更強(qiáng)勁。一款電動(dòng)版大眾品牌車型(在搭載超級(jí)電池后)純電動(dòng)續(xù)航里程有望達(dá)到300公里(186英里)。 " @- _& Z0 W) j& q; B 那么，大眾將采用何種技術(shù)大幅提升電池能量密度？并且顯著改善電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程？目前焦點(diǎn)主要聚集在現(xiàn)有鋰離子電池升級(jí)版解決方案，以及較新穎的固態(tài)電池技術(shù)兩個(gè)方向。4 Y* m6 `* a! D. E# R7 k
在成本降低方面，大眾汽車品牌董事會(huì)成員主管研發(fā)業(yè)務(wù)的Heinz-Jakob Neusser透露，目前正計(jì)劃統(tǒng)一電池組規(guī)格，希望未來所有的電氣化車輛可以轉(zhuǎn)向單一的鋰離子電池單元設(shè)計(jì)。統(tǒng)一規(guī)格必然將會(huì)帶來成本的下降，目標(biāo)是通過簡化電池單元設(shè)計(jì)降低66%的電池成本。; l$ e% N9 P5 P: p8 a
# b: B) @+ _0 M5 F4 [ 4 ]9 d0 v+ r" ^& v Y5.LG Chem電池新技術(shù)，讓電動(dòng)車能跑500公里6 N$ u* R. w. ^
韓國電池巨頭LG Chem宣布開發(fā)出新技術(shù)，電動(dòng)車充電一次可行駛400-500公里，里程加倍，預(yù)計(jì)2017年就能量產(chǎn)。# y5 J' K4 b# b. ~9 y
目前，一般電動(dòng)車充電后僅能行駛不到200公里。LG Chem副會(huì)長兼首席執(zhí)行官樸鎮(zhèn)洙(Park Jin-soo)表示，該公司已研發(fā)出新技術(shù)，電動(dòng)車行駛里程能增至400-500公里，產(chǎn)品不久就將投產(chǎn)，但是拒絕透露更多細(xì)節(jié)。而LG Chem動(dòng)力電池事業(yè)部掌門人Prabhakar Patil近日接受外媒專訪時(shí)預(yù)計(jì)，2017年LG化學(xué)會(huì)再次取得重大技術(shù)突破，這比他原來預(yù)期的快，“到2017年或2018年，3萬美元、續(xù)航200英里(約321公里)的電動(dòng)汽車將成為商業(yè)化主流產(chǎn)品。”雖然通用汽車公司還沒有證實(shí)即將推出的2017款雪佛蘭BOLT純電動(dòng)汽車是否會(huì)使用LG化學(xué)的電池，但業(yè)內(nèi)已普遍認(rèn)為會(huì)是這樣。 ) T) J8 ~! u6 y. n. @# e0 s9 b' s& b! u: @/ N" l& d, s$ N" j
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- f" U W- n5 [ 作者: 小一克sheng 時(shí)間: 2015-8-17 21:49
感覺電池并沒有太大的進(jìn)步。作者: 陳工電子 時(shí)間: 2016-5-14 09:50
期待新技術(shù)早日為我們所用，為環(huán)保作貢獻(xiàn)。作者: 715840386 時(shí)間: 2016-6-28 22:11
講的很詳細(xì)啊，謝謝！