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從技術(shù)變革看新能源汽車動力電池的未來

時間:2016-04-11 11:32來源:蓋世汽車·新能源 作者:西顧
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        新能源汽車發(fā)展需要更加安全的動力電池。電池燃燒危害嚴重，通過技術(shù)革新解決電池燃燒問題并非不可實現(xiàn)。電池技術(shù)的發(fā)展會讓出行更安全。
 
        動力電池燃燒危害嚴重，處在新能源汽車快速發(fā)展階段，任何燃燒事故都可能會讓一個企業(yè)一夕回到解放前，給業(yè)主生命財產(chǎn)安全帶來傷害。恰恰很多時候電池就是燃燒了，無法避免。
 
        若解決這個問題，則意味著未來我們將擁有更加安全的電池，新能源汽車發(fā)展的會更好。
 
         據(jù)悉，有企業(yè)宣稱通過不燃燒的電解液、耐高溫的隔膜和制冷熱控流體被動防御技術(shù)實現(xiàn)了動力電池不燃燒。
 
         理論上講，這三個技術(shù)都對應電池燃燒過程針對解決的。而電池燃燒，先是電池工作本身產(chǎn)生熱量，當產(chǎn)熱與散熱無法平衡，熱量開始在電池內(nèi)部積累，溫度升高。當電池內(nèi)部溫度達到130℃，普通的隔膜就會熔斷收縮，電池正負極因為沒有隔膜的阻斷導致短路，隨及產(chǎn)生更劇烈的電化學反應——放出更多的熱量，產(chǎn)生氣體——電池燃燒爆炸就隨之產(chǎn)生了。
 
         那么接下來就聊聊這三個核心技術(shù)方向。
 
電解質(zhì)技術(shù)突破是電池的革命
 
         液體電解質(zhì)叫電解液，電解質(zhì)在鋰電池內(nèi)部起電荷傳導作用，沒有電解質(zhì)的電池是無法充放電的電池。目前鋰電池大部分是易燃、易揮發(fā)的非水溶液組成，這個組成體系相比水溶液電解質(zhì)組成的電池有更高的比能量和電壓輸出，符合用戶更高的能量需求。因為非水溶液電解質(zhì)本身易燃、易揮發(fā)，浸潤在電池內(nèi)部，也形成了電池的燃燒根源。
 
         電解質(zhì)的技術(shù)突破往往帶來電池發(fā)展的革命。鋅錳電池發(fā)展歷史上有三次革命，兩次革命源來自電解質(zhì)的技術(shù)突破，提高電池的放電性能和比能量。當前鋰電池安全是一個問題，解決燃燒問題的電解液有如下幾個市場技術(shù)方向。
 
         該公司的電解質(zhì)還是以電解液形態(tài)存在，肯定是非水溶液電解液或者室溫離子液體，具體什么技術(shù)雖然無法獲悉，但未來凝膠和固體電解質(zhì)也是一個更安全的方向。
 
隔膜并非一層紙 技術(shù)含量高
 
        電池燃燒的過程中，隔膜因為高溫融化收縮導致電池內(nèi)部短路是主要原因，提高隔膜的耐熱溫度是制造更安全電池的技術(shù)方向。隔膜并非一層紙那么簡單，除了溫度，隔膜的浸潤能力、孔隙率、機械強度、內(nèi)阻、電化學穩(wěn)定性等也是隔膜實際生產(chǎn)中考慮的因素。所以隔膜并非一層紙那么簡單，從耐溫安全和吸液率角度，綜合這幾個因素后，隔膜的技術(shù)方向如下。
 
         該公司的隔膜使用靜電紡絲工藝生產(chǎn)的芳綸隔膜，擁有優(yōu)秀的綜合性能，其中帝人和江蘇圣歐芳綸有少量生產(chǎn)。相比于普通隔膜，微宏的PMIA隔膜有更簡單的生產(chǎn)工藝，但目前售價較高，未來有足夠的空間支持新技術(shù)的不斷迭代，為新能源產(chǎn)業(yè)帶來更安全的產(chǎn)品。
 
散熱充分的電池才是安全的電池
 
        上面聊到，電解液是為了隔絕燃燒來源，隔膜是為了提高耐熱溫度，那么散熱充分則是降低電池溫度，避免積熱過多引發(fā)電池熱失控。如果說電池溫度急劇升高到300℃，即使隔膜不融化收縮，電解液自身、電解液與正負極也會發(fā)生強烈化學反應，釋放氣體，形成內(nèi)部高壓而爆炸，所以采用適合的散熱方式才是電池不燃燒解決方案的閉環(huán)。
 
         該公司的制冷熱控流體被動防御主要還是為了電池散熱，隔絕空氣是附帶功能，如果無法隔絕空氣，那么散熱循環(huán)液體在行駛、爬坡、震動過程中很容易漏液，降低散熱功能，是電池安全無法允許的。微宏屬于液冷技術(shù)，包含風冷、相變材料散熱共三種電池的主動散熱方式。其中液冷目前相對技術(shù)成熟，適合一般中大功率設備；風冷適合低功率設備，技術(shù)成熟；相變材料有很強的散熱效果，適合大功率設備，也可以與風冷結(jié)合，形成熱風艙內(nèi)循環(huán)制熱，提高能量效率，技術(shù)還處于研發(fā)階段，是未來的一個方向。
 
展望電池技術(shù) 讓出行更安全
 
        內(nèi)燃機的發(fā)展有一個半世紀，汽車的出現(xiàn)有兩個半世紀，曾經(jīng)的電動汽車比內(nèi)燃機更早出現(xiàn)，但因為前期電動汽車能量功率低、行駛速度和距離小，成本高，以及外部大量的石油開采和內(nèi)燃機技術(shù)不斷進步，使電動汽車的發(fā)展停頓了近一個世紀。市場需要安全的產(chǎn)品，技術(shù)帶來產(chǎn)品的革命，電池技術(shù)的發(fā)展會讓出行更安全。
 
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