鉅大LARGE | 點擊量：438次 | 2022年12月07日
電容型磷酸鐵鋰動力鋰電池是發展趨勢
“在現有的成熟的電池技水平上，而不是一味追求高比能量，同樣能制作出理想的電動汽車產品。例如，日本豐田以鎳氫電池制作的PRIUS混動汽車，截至去年8月已經銷售1千萬輛，今年銷售量又有大增長。該產品的電池用比能量只有50多瓦時/千克。”中國工程院院士楊裕生在11月8日舉辦的“2018第三屆動力電池應用國際峰會(CBIS2018)”上表示，發展電動汽車安全性是第一位的。電動汽車和動力電池相互依存、促進，但又相互制約，動力電池的發展方向和電動汽車的發展方向要同步，為此，電容型磷酸鐵鋰動力電池將是下一代動力電池。
中國電力報：請您簡要介紹一下，我國電動汽車技術路線大致經歷了怎樣的發展歷程。
楊裕生：我國電動汽車發展的“三縱”路線，最初是純電動、混合動力、燃料電池汽車，后來混合動力汽車改為插電式汽車，再后來，插電式汽車又改為增程式汽車。這一變化前后經歷了大約10年的時間。
10年來，我一直主張要以安全成熟的電池技術發展節能減排汽車。在技術路線方面，一是以微小型純電動汽車為突破口，二是大眾型產品發展以純電驅動的增程式產品。微小型電動汽車可以用鉛酸電池做低速車，或用鋰離子電池做高速車，由市場決定。增程式汽車可以解決純電動汽車的“5大焦慮”，是市場化最可行的車種之一。
今年1月，增程式汽車被列入新“三縱”，代替了舊“三縱”中的插電式。今年7月，在《汽車產業投資管理規定（征求意見稿）》中，增程式被列入純電動汽車行列。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
未來的增程式汽車可以不燒油、不增加二氧化碳排放，可以全部靠太陽能供能。增程式不是向純電動汽車過渡，而是未來汽車的主力。
特別重要的一點是，不同的電動汽車發展路線需要不同的動力電池，對下一代動力電池技術的要求也不同。
中國電力報：在您看來，純電動汽車路線下的下一代動力電池是怎樣的？
楊裕生：電動汽車發展的主要矛盾反映在電池上——安全性與比能量的矛盾。動力電池的安全性制約著電動汽車里程隨心地“所欲提高”，我國的動力電池續航流程每年都在提高要求，或是“冒進”。
目前，長里程純電動汽車存在里程、安全、充電、價格、電池焦慮5大焦慮。動力電池的壽命短于整車，第一套電池有國家補貼，第二、第三套電池要企業自己花錢，補貼停了之后，里程越長，原來補貼越高的電動汽車就越難賣出去。
追求長里程要有比能量高的動力電池，這就影響到安全性。當前，行業內已經形成了以提高比能量為首要指標的“慣性思維”。按這一觀點來看，一再提高比能量的三元電池會是理想下一代純電動車用電池嗎？
截至去年年底，特斯拉應用三元電池的電動汽車已經燒了十幾輛……其實，三元電池針刺實驗一直過不了關。針刺實驗是原國家標準中必要的實驗，現在已經把這個實驗放在一邊了。
針對燃燒、爆炸情況，出現了下一代電池——全固態鋰離子電池，其應用還存在界面穩定性差的問題，除非能出現像橡皮那樣的全固態電解質，才可以解決這一問題。后來，研究者降低門檻，又提出了研發半固態或準固態的固態電池，不過還是要加電解液，且比功率、壽命、成本都存在問題。
近兩年，日本又提出了鋰硫電池。它的理論比能量高，但安全性、體積比能量、放電倍率、能量轉換率、循環次數低，“5低”問題真正解決之后才能用到車上。
在追求高比能量期間，鎳鈷錳應用比例從333、523、622到811，危險性不斷增加。雖然采取許多提高安全性的措施，但成組后的電池比能量并不是很高。例如，目前成組的三元電池約能做到160瓦時。
鋰空氣電池要想成為動力電池更加渺茫。它的比能量可以達到700瓦時/公斤，這樣電動汽車里程就可以媲美燃油汽車，但是問題更多，且比鋰硫電池問題更大，很可能是“遠水解不了遠渴”。
因此，我認為應該大力發展磷酸鐵鋰電池。
中國電力報：適用于增程式電動汽車的下一代電池又是怎樣的？
楊裕生：增程式汽車第一代產品是在車上裝了一個增程器，第二代產品是優化了電力系統、電池，電動機功率、電池體積都減半，車身重量減輕。第三代產品叫發電直驅增程式，即發電機發的電不經過電池組，直接供給電動機，這樣更加節能，電池更少、壽命更長。
第三代增程式汽車的電池用量少，為了接受評測時發電機的性能，吸納剎車初始時回饋的電能，下一代電池應該具有高倍率的充電能力。為此，我建議發展電容型磷酸鐵鋰電池。
電容型磷酸鐵鋰動力電池將是下一代動力電池。電容性鋰離子電是在正極材料里面要加活性碳。這樣，電池的倍率性提高、壽命延長、低溫性能改善，充放電的電壓能達到100多毫伏。我們觀察發現，沒有加碳的充放電的兩根線的距離比較大，加了碳之后充放電的兩根線的距離就大大縮小。這說明，電容在里面起了好的作用——活性炭承擔了大部分電流，使得車輛啟動和剎車時候免于大電流對磷酸鐵鋰材料的沖擊。如此才能滿足增程式汽車的運行需求。
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