鉅大LARGE | 點擊量:838次 | 2020年01月05日
電動汽車動力電池前景分析
特斯拉ModelS是電動汽車界的新寵兒,不過最近它經歷了連續三起起火事件(包括60千瓦時和85千瓦時兩種電池版本的車型),目前起火詳細原因還在調查中。
得益于全新的技術與輕量化材料的應用,ModelS中的電池組讓其從0-60英里/時加速耗時僅需4.4秒。也由于這些材料活躍性質,車中的鋰電池需要擁有完備的保護措施。該車中的鋰電池組重500磅,它位于車輛的底盤,與輪距同寬,長度略短于軸距。電池組的實際物理尺寸是:長2.7米,寬1.5米,厚度為0.1米-0.18米。其中0.18米較厚的部分是由于2個電池模塊疊加造成的。這個物理尺寸指的是電池組整體的大小,包括上下、左右、前后的包裹面板。這個電池組的結構是一個通用設計,除了18650型號電池外,其他符合條件的電池也可以安裝。此外,電池組采用密封設計,與空氣隔絕,大部分用料為鋁或鋁合金。可以說,電池不僅是一個能源中心,同時也是ModelS底盤的一部分,其堅固的外殼能對車輛起到很好的支撐作用。
但即便如此其仍然發生了起火,這也是為何研究者需要加快對新一代電動車電池技術研發進程的原因。
今年夏季,美國能源部的高級研究項目署APRA-E投資3600萬美元,幫助研究者開發下一代電池設計打下堅實基礎。其中包括22個技術項目,目標無一例外都是讓電動車變得更高效、成本更低。
鎳氫電池:從混動車到純電動車
巴斯夫的一位化學工程師MichaelFetcenko是眾多電池研究者中的一個,在APRA-E的資助下,試圖將原本用于混動汽車中的鎳鋅電池電池技術擴展應用到純電動車中。
一般來說,鎳氫電池的能量密度在1千瓦時/千克。而若要將其應用于純電動車中,巴斯夫必須將鎳氫電池的能量密度提升到30-50千瓦時/千克。此項應用成功與否的關鍵在于能否將鎳氫電池的能量密度增大到要求值,并降低成本。
實現這一目標的一種可能途徑是替換掉電池中所需的稀土元素。稀土元素是一個統稱,該組元素共有17種,稱為稀土元素的原因并不是因為其儲量少,而是由于其主要存在于礦山中,開發過程中將耗費大量成本。傳統的鎳氫電池中,超過50%的能量由稀土元素反應生成。不過這類元素的儲存性能較差。
為了解決這一問題,巴斯夫嘗試采用低成本金屬氫化物合金。Fetcenko教授認為,這種材料能夠提升鎳氫電池的化學性能,并讓其成本降低。不過對于純電動汽車來說,光改進鎳氫電池的化學性能不足以使其代替鋰電池,因為鋰電池還擁有一個至關重要的特性——重量輕,或者說密度小。
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