目前，我國新能源汽車市場上的純電動汽車搭載的動力電池，大多數(shù)為三元鋰材料或磷酸鐵鋰材料電池。盡管相比鉛酸和鎳氫電池，能量密度已經(jīng)有了極大的提高，但是依然難以破解消費者的里程焦慮困擾。毫無疑問，現(xiàn)階段阻礙新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的主要因素是動力電池技術(shù)瓶頸。但是，現(xiàn)階段電池增容存在困難，減重是一條可行的辦法。
■鋰離子電池密度還能提高嗎
現(xiàn)在，無論是三元鋰材料電池還是磷酸鐵鋰電池，基本由四大關(guān)鍵部分組成，即正極、負(fù)極、電解液和膜。一位不愿透露姓名的電池研究專家向記者表示，現(xiàn)在基于這四種組成部分的鋰電池，再提高能量密度并做到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可能性不大。事實上，2020年動力電池模塊的能量密度達(dá)到300Wh/kg，現(xiàn)在距離2020年還有5年時間，但可以產(chǎn)業(yè)化的下一代動力電池還沒有浮出水面。
上海市機(jī)動車檢測中心副主任繆文泉認(rèn)為，提高動力電池比能量的技術(shù)途徑有很多：一是工藝進(jìn)步，如今電池工藝設(shè)計已相對成熟，提高電池比能量的空間不大；二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極、碳材料為負(fù)極的鋰離子動力電池在能量密度上很難有大的突破；三是新材料、新體系，即開發(fā)高比能新材料、發(fā)展動力電池新體系是未來動力電池比能量大幅度提升的主要途徑。“一項新技術(shù)從實驗室走向應(yīng)用，往往要經(jīng)歷很多年的時間。”繆文泉表示。他認(rèn)為，2020 年并不是一個遙遠(yuǎn)的未來，目前還沒有看到任何確定性的解決方案，能達(dá)成上述目標(biāo)的新一代動力電池體系屈指可數(shù)。他透露，目前日韓正在研究膠體電池，這是一種沒有電解液和隔膜的新型電池，有可能給電池帶來質(zhì)變，但是現(xiàn)在還沒有產(chǎn)業(yè)化的消息。
■為電池減負(fù)是可行方式
如果現(xiàn)階段不能有效地提高電池能量密度，那么是不是可以考慮從給電池包整體減重的角度去提高能量密度呢？業(yè)內(nèi)人士告訴記者，這個思路完全可行。動力電池電池包中，電芯的重量一般占比在1/3-2/3之間，其余部分為電路板、殼體等配件。如果將這些配件的重量有效降低，同時維持現(xiàn)有電芯能量密度，電池包整體的能量密度會有一個明顯的提高。
在2010年前后，動力電池包因為安全等需要，往往采用金屬外殼，電池包整體能量密度很低。后來更換高聚合物外殼后，能量密度有了大幅提高。某業(yè)內(nèi)人士表示，電池包能量密度是一個系統(tǒng)問題，提高電芯能量密度是一個直接手段，但是做好電芯的布置，電路的規(guī)劃，減輕殼體重量，為電池減負(fù)，也是提高電池能量密度的一個有效手段。
在實際應(yīng)用中，記者了解到北汽新能源EV200車型的電池箱下箱體使用鋁合金材料，上蓋采用復(fù)合材料，能夠有效減重幾十公斤。北汽新能源副總經(jīng)理王可峰表示，通過降低電池整體重量，可以實現(xiàn)整車減重，是提升電池箱能量密度的一個有效手段。另外，更換更輕材料一般都會導(dǎo)致電池成本的上漲，現(xiàn)在北汽新能源也在加緊這方面的研究，爭取應(yīng)用更輕更強(qiáng)成本更低的材料。
■未來新電池研發(fā)與減重并行
根據(jù)國務(wù)院頒布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中提及的目標(biāo)，今年動力電池模塊的能量密度達(dá)到150Wh/kg(折算成單體電池，其能量密度大約需要達(dá)到170-190Wh/kg)，至2020 年動力電池模塊的能量密度達(dá)到300Wh/kg(對應(yīng)的單體電池能量密度至少達(dá)到330Wh/kg以上)。
業(yè)內(nèi)人士表示，為了達(dá)成300Wh/kg 的目標(biāo)，研發(fā)新電池與電池包減重需要并行。動力電池因為裝配在汽車之上，需要經(jīng)過各種工況的測試，要保證一定的結(jié)構(gòu)安全。將鋼殼換成碳纖維殼或其他材料的外殼，只要能保證強(qiáng)度要求，完全可行。電池包另一項重要指標(biāo)是散熱與均熱能力。如果電池組局部過熱，會導(dǎo)致電池內(nèi)阻不一致，電芯放電容量下降，那些放電不充分的電芯從某種意義上說，為電池包增了重。“電池包能量密度達(dá)到300Wh/kg，光靠為電池減重可能是無法達(dá)到的，但是動力電池作為一個系統(tǒng)，這方面的作用不容忽視。”上述人士說。中國電動汽車百人會副秘書長王賀武表示，在動力電池的制造上，中國并不落后外國同行。但是國內(nèi)企業(yè)比較缺乏基礎(chǔ)性研究，過度追求高比能量電芯，應(yīng)該均衡發(fā)展，在研發(fā)新型材料電池的同時，重視對現(xiàn)有電池體系的減重。
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