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關于動力電池技術的“辯”與“變”

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年11月26日  

動力電池技術是在爭辯中變化、發展的。不同體系電池的裝機量變化對比圖,主流整車用電池容量的范圍,以及車廠采用的主流電池廠在電池形狀上的差異。可以說每次爭論都是激烈的,無論是標準的起草者、制定者,還是參與其中的利益相關者(電池企業),同時每次帶來的變化和相應的調整都是疼苦的,也可能是反復的。

動力電池技術的“辯”與“變”:從坐井觀天到柳暗花明

從動力電池開始研究到現在,下面四個方面的討論、爭論一直如影隨形。

第一、材料體系之爭

這個目前討論的已經很多了,尤其是三元和磷酸鐵鋰。辯證地說,沒有不好的材料,不好只是因為沒找到它最佳的生存空間。實際數據表明磷酸鐵鋰在大巴上應用是比較合適的,三元在乘用車上優勢是很明顯的,剩下的就是如何從材料、電池設計、pack設計多維度來緩解、解決安全性的問題。可以樂觀的估計,暫緩三元從技術角度看是暫時的,通過技術的改進可以彌補三元安全上的不足。

另外,對于負極側,鈦酸鋰電池(負極使用鈦酸鋰-LTO,不是石墨)由于零應變帶來的安全和快充優勢在某些特定領域也有一片天地(快充電車,儲能);硬炭由于脫嵌Li的能力優于石墨(晶格層間距大于石墨材料)也逐漸和三元配對使用在混合動力車等領域。

第二、容量之爭

動力電池發展伊始,在容量方面似乎是做的越大越有水平,有的宣稱做400Ah、500Ah,一時風頭很足,到處宣傳,到后來慢慢的“永久地躺在沙灘上”了。從目前的工藝控制和技術水平來說,這屬于不科學、不靠譜的,僅僅可以作為宣傳的“噱頭”而已,誰敢用?對于容量的合理閾值,應該是基于材料體系、尺寸設計和工藝水平綜合平衡下的值,下表列出了電池廠的一些典型容量。另外,容量小好不好?記得2009年的一個行業標準討論會議上(為了避嫌,不提具體標準),有一項是討論電動車用電池的容量范圍,其中一個公司老總很霸氣地說容量大于5Ah的就行(有個人提出應該按能量轉換的功能來界定,即可實現化學能轉化成動能的,無論大小都歸為動力電池,可惜被否定了),我想當他看到現在18650的批量應用時會做怎么感想。

JBT11137-2001推薦了一些容量,但是基于當時電池廠的特殊產品,目前大家基本不采用,尚沒有一個大家公認的標準來界定容量范圍,但發揮空間會慢慢的給你劃定,那就是尺寸!

和容量一樣是個“百家爭鳴”的話題,同樣的容量,不同的尺寸,帶來不同的性能(尤其是倍率,壽命),下圖是某款20Ah電池的三個不同尺寸(未標厚度),很明顯其功率特性差異會比較明顯。目前國內雖然有推薦標準:QCT840-2010(電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸),但由于代表性不足,抑或考慮尚需完善等問題目前大家基本不采用;歐洲有VDADIN-91252,德系車企均要求按此標準提供電池,目前國內很多電池廠也在按照該標準的尺寸要求來開發電池。國內標準之所以束之高樓,很大的原因是沒有整車廠的參與,同時整車廠沒有統一尺寸要求。

第三、尺寸之爭

第一電動網新聞圖片

目前VDA標準針對的是乘用車,尺寸給定,那么容量就自由發揮了,余地有多大,就看各自“功夫”;在客車領域,目前還是各自為政,五花八門的尺寸帶來的是層出不群的容量產品,統一需要過程,慢慢來!

第四、形狀之爭

卷繞,硬殼方形,軟包裝哪種更合適?卷繞小電芯如18650、26650已經作為標準產品在大批量應用,具有自動化生產設備成熟,工藝穩定,一致性好等特點,可以實現ppm甚至ppb級的不良率控制;硬殼方形具有外形尺寸精度高,耐壓程度強等優點;軟包裝電池具有安全防控性好,柔性化設計程度高等優點,但究竟采用哪種形狀電池,不僅需要從電池角度考慮,同時也需要從模塊設計和成組技術予以綜合考慮,不能一概而論。

伴隨著爭論,鋰離子動力電池技術走過了迷茫期,國內也在這個過程中從邊做、邊學、邊改到最后定型,也在不斷進步。

目前來說,在這四個方面,材料體系基本是二分天下;容量、尺寸逐漸從無序走向有序;形狀是三分天下。簡單了很多,規矩了很多,剩下的就是在這個規矩中,越走越深,越走越好。

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