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动力锂离子电池的又一发展方向:快充技术

       近年来,新能源汽车的发展如火如荼,为了推动新能源汽车产业健康发展,并使其在全球竞争中处于优势地位,我国政府一方面出台相关政策对国内新能源汽车产业链的发展予以扶持,另一方面也在积极鼓励各类资本进入到这一领域。然而相比于传统燃油车几分钟加满油,新能源汽车充满电则需要几个小时,在充电桩尚未“遍地开花”的前提下,快充技术便成为了影响电动汽车快速普及的重要因素之一,而快充电池也成为动力锂离子电池的又一发展方向。
       那么,“快充技术”会给百姓生活带来什么影响?国内市场对“快充电池”又有什么需求呢?
       首先,可以节约大量的时间成本。以燃油汽车每次加油时间6分钟为例,如果“快充技术”能让电动汽车实现6分钟充满电,燃油汽车高效、快速、便捷的特性就将在新能源汽车中得到继承,延续人们的使用习惯。
       其次,可以节省开支。以公交车为例。公交站实现“快充”能提高运营效率,不必把大量的资金投入到购置车辆上来保障运力。反观慢充公交车,夜间需要将车辆交给第三方充电服务公司充电,还要安排专人值班,在车辆和人员方面都增加了很多开支。
       随着市场需求的扩大、技术的发展和工艺的提升,“快充技术”普遍化到来指日可待,但截至目前,快充领域依然有诸多难题待解决。电池是否能满足用户对快充的需求,也考验着各方智慧。
       时至今日,仍有不少人对“快充电池”的原理仍然停留在“能够在最短的时间,尽可能多充电的电池”这个普遍认识上。然而从工艺上来说,就没这么简单了。
       快充锂离子电池在结构上与其他电池类似,区别主要在于对正负极材料选用上的不同。在快充锂离子电池中,嵌入负极的锂离子移动速度越快,充电的速度也就越快,因此在材料上也就选择能快速脱出和嵌入锂离子的正负极材料。
       既然如此,是不是只要挑选出适合的材料,就可以制造出快充电池了呢?其实不然。日前,由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会(简称“动力电池应用分会”)与电池中国网联合举办的“智能制造˙万里行——2017’动力电池产业链智能化之旅”调研活动调研组一行深入国内三十多家主流动力电池产业链企业,就产能、研发、智能制造等问题与相关企业负责人进行讨论,也借此机会探究了部分企业的“快充电池”群像。
       银隆新能源主打钛酸锂快充电池。电池中国网了解到,银隆新能源钛酸锂快充电池的核心技术是纳米化和掺杂的生产工艺,其正极使用三元材料,负极使用钛酸锂。与碳负极材料相比,钛酸锂负极具有较高的锂离子扩散系数(2*10-8cm2/s),可高倍率充放电。钛酸锂的电势比纯金属锂还高,不易产生锂晶枝,确保了锂电池的安全性。因此其优点在于倍率性能好,较为安全,且对于各种极端环境条件适应能力好,循环寿命长。但是,钛酸锂电池也存在一些劣势:成本偏高且短期内不太可能大幅下降,能量密度偏低,在普通环境中低温优势不明显。
       针对上述问题,银隆新能源计划在2017年下半年推出下一代更高能量密度的快充电池产品,同时其位于浙江的三期工厂已于2017年3月初正式开工,设计产能11GWh。全面达产后银隆新能源总产能将达到15GWh,或将通过规模化生产从一定程度上降低钛酸锂电池成本。
       沃特玛推出磷酸铁锂快充电池,通过材料体系创新及电芯结构优化来实现高倍率快速充放电性能。该电池正负极采用小粒径、大比表面积材料,以满足锂离子的快速嵌入和脱出,降低电解液黏度以提高锂离子的迁移速率。磷酸铁锂快充电池同样面临大量放热产生的高温安全问题。对此,沃特玛相关负责人向调研组表示,沃特玛已经通过对电芯结构进行优化,减少电芯内部阻抗来降低温度。此外,对于循环寿命这个业内一直关注的性能指标,沃特玛快充电池在6C充电倍率下循环1600次后仍然保持80%以上的剩余容量,足以满足用户需求。基于材料成本相对较低,技术成熟及产品性能较为稳定,沃特玛坚信磷酸铁锂快充电池发展潜力巨大。
       塔菲尔坚持自己的技术研发路线,并在深圳着重布局快充产品。通过与科研机构的紧密合作,塔菲尔在保持技术前瞻性的同时,结合公司的实际情况,推动快充电池产业化。经过调研我们了解到,目前塔菲尔5C快充电池已经量产,下一步研究对象为10C快充电池。同时,研发部门会针对快充电池产品开发与之相匹配的物流车或低速电动车。
       除上述三家企业,调研组还了解到,宁德时代、微宏动力等在磷酸铁锂快充或钛酸锂快充上也有所布局。
       总的来说,不论是“快充电池”本身,还是与之密不可分的“快速充电技术”,两者的未来都十分光彩照人,对于市场和百姓生活来说也尤为重要。但笔者建议其他电池企业在布局“快充电池”时,还需要从自身技术基础的成熟性、政策调整对快充的影响、产品与整车企业的匹配度、与同类产品相比的竞争优势、消费者心理等诸多层面做出综合判断。毕竟,想要创造“快充”未来的绚丽,往往需要具备应对未知艰难险阻的魄力与勇气。

来源:电池中国网