提升續航需研發更成熟的電池正極材料

2019-11-06 08:16:02   來源:網易汽車   

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網易汽車11月6日報道 與幾年前相比電動汽車技術有了明顯提升,但新產品的推出和迭代依舊繞不開“續航”這個關鍵數據,續航也成為用戶圍繞純電動車最多的話題之一,嚴選EV續航能耗季的初衷就是跟大家一起聊聊續航這件事。

此次,我們有機會與武漢大學教授艾新平進行了一番對話,艾教授為我們解答了電池續航及安全等問題。

能量密度提升需更成熟的正極材料打輔助

電池能量密度是影響純電動汽車續航的主要因素(另一個是電耗),鋰電池能量密度的提升離不開材料的突破。至少在未來幾年中,車載動力電池正極材料會往高鎳無鈷和富鋰錳基材料體系發展。

當前鋰離子電池負極材料以石墨為主,石墨的理論克容量為372mAh/g,而三元正極材料鎳鈷錳約為200mAh/g(磷酸鐵鋰為160mAh/g)。

針對現有電解液體系下電池能量密度的提升空間,艾新平認為主要取決于正極材料。 “當前鋰電池的能量密度,主要受限于正極的容量,負極石墨容量現在能做到360 mAh/g,而正極即便是高鎳也只有210 mAh/g,只有負極的一半。“

與木桶理論一樣,鋰離子電池的能量密度下限取決于正極材料。只有正極材料有所突破,能量密度才能更進一步提升,從而增加車輛整體續航。

“提升正極材料不是沒有思路,只是目前還在探索成熟的材料體系,比如富鋰錳基材料容量可達到300 mAh/g,但其循環過程中電壓衰減等難點還需要進一步克服,商業化應用還需更多時間”。

可以預見的是,富鋰錳基材料具備工作電壓高和克容量高特點,這種材料可以減少用鈷量,其成本比三元材料低。

未來,隨著高電壓電解液技術的成熟,富鋰錳基動力電池將成為高比能鋰動力電池的主流產品。

當然,動力電池更長遠的未來則屬于固態電池。固態電池能夠同時解決續航里程與電池安全的最優方法。

固態電池由于不需要液體的浸潤,僅需要固態電解質將正負極片隔開,這這項技術最大的挑戰也就在于。相比液態電解液,固態電解質電導率相對較低,內阻較大,倍率性能偏低,快充對固態電池挑戰巨大。

此外,固固界面問題也存在諸多問題亟待解決,艾新平表示,全固態電池的界面問題目前仍沒有較好的解決辦法,不同于液體電解液的面接觸,固固界面屬于點接觸,電池充放電體積變化會導致接觸點斷開。

艾新平表示,“如果按照目前技術水平,得固態電池離應用還非常遠。”

電池安全仍任重道遠

新能源汽車快速發展的同時,電池安全也成為公眾最為關心的話題。

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