從技術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，通過技術革新解決電池燃燒問題并非不可實現(xiàn)。電池技術的發(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實現(xiàn)了動力電池不燃燒。
 
         理論上講，這三個技術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方向。
 
電解質技術突破是電池的革命
 
         液體電解質叫電解液，電解質在鋰電池內(nèi)部起電荷傳導作用，沒有電解質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。
 
         電解質的技術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的技術突破，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方向。
 
         該公司的電解質還是以電解液形態(tài)存在，肯定是非水溶液電解液或者室溫離子液體，具體什么技術雖然無法獲悉，但未來凝膠和固體電解質也是一個更安全的方向。
 
隔膜并非一層紙 技術含量高
 
        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，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成熟，適合一般中大功率設備；風冷適合低功率設備，技術成熟；相變材料有很強的散熱效果，適合大功率設備，也可以與風冷結合，形成熱風艙內(nèi)循環(huán)制熱，提高能量效率，技術還處于研發(fā)階段，是未來的一個方向。
 
展望電池技術 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，技術帶來產(chǎn)品的革命，電池技術的發(fā)展會讓出行更安全。
 
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