目前,新能源汽車大多使用鋰
電池,但在實際運行中,因為鋰電一致性和安全性問題,新能源汽車著火事件常有發(fā)生。近日,圍繞鋰
電池的相關技術問題,記者采訪了清華大學核研院鋰離子電池實驗室主任何向明。
強化電池技術、制造水平
中國能源報:您怎樣看待普遍存在的電池一致性問題。
何向明:手機電池都是單塊使用,但現(xiàn)在無論是大規(guī)模儲能還是
電動車,都需要將很多電池連在一起。以特斯拉為例,幾千塊18650電池串并聯(lián)在一起,就會帶來一致性問題,電流電壓在實際分配中會出現(xiàn)不均。這會帶來兩大危害,一是系統(tǒng)壽命大幅下降;二是導致電池發(fā)熱,存在安全隱患。
中國能源報:如何確保電池的一致性,防止問題發(fā)生?
何向明:大家的普遍做法是,通過容量、電壓等一系列參數(shù)對電池進行篩選,但這些篩選的過程目前比較復雜,且效果都有局限性,也有很多的問題,有些是由于測量誤差造成的。
目前設備的測量誤差大多在1%左右,實際上要達到電池一致性要求,誤差就要低于1%。從制造角度來說,全自動化的制造工程因設備精度、測量參數(shù)固定,減少了人為因素,在提升一致性方面有了很大改進。
我們也在思考其他方法來解決一致性問題,由此提出了用串聯(lián)充放電進行一致性篩選的思路。具體是先對所有從工廠產(chǎn)出電池的一致性做篩選,然后串聯(lián),再進行充放電,這樣就可以避免設備誤差。
中國能源報:新能源汽車電池著火事件經(jīng)常見諸報端,進一步突出了鋰電池的安全性問題。如何確保電池安全性?
何向明:電池安全事故是概率性事件。目前的檢測標準不能完全消除電池的安全性問題。鋰電池屬于易燃物,其能量密度高,有正極、負極,使用過程中的發(fā)熱會帶來熱失控問題。目前從電池本體技術上加強技術攻關,5—10年左右可以做到保證電池的安全。
電池安全性和與制造水平密切相關,比如空氣中的粉塵,如若落在隔膜上,人的肉眼是看不到的,但這對電池性能影響很大。電池的安全性與電池廠的管理水平、制造水平息息相關。要提高電池的安全性和可靠性,就要在各方面逐步提升,要貫穿在生產(chǎn)管理的各環(huán)節(jié)。
10—15分鐘快充較現(xiàn)實
中國能源報:日韓在鋰電技術上領先中國,受益于國內(nèi)新能源汽車的爆發(fā),中國在鋰電方面也在迎頭趕上,這種差距在逐漸縮小。
何向明:在鋰電領域,論創(chuàng)新能力,美國第一;論質(zhì)量水平,日本第一;論制造水平,韓國第一。但中國的綜合能力是最強的,在鋰電綜合競爭力上、性價比上是領先的。所以中日韓美對鋰電行業(yè)而言,都是不可或缺的。
中國能源報:現(xiàn)在關于電動汽車快充技術的報道很多,5分鐘快充是否可行?
何向明:鋰電快充是有希望的,但是像網(wǎng)上炒作的5分鐘即可充滿電,是偽命題。我們認為10—15分鐘是比較現(xiàn)實的目標。比如一輛車50度電,1小時充電就要50千瓦的充電樁;6分鐘充滿電,就要500千瓦的充電樁,500千瓦的充電樁,如果是220伏的電壓,電流就是2000多安培,這是不可能的,在小區(qū)里就不會讓用,這涉及到小區(qū)基礎設施增容。此外,快充對電池的壽命、安全性有著極大的隱患。
在快充方面,我們也在做一些技術上的儲備,自主研發(fā)了一種負極材料,可極大縮短充電時間,目前還處在實驗室階段。
不應單純以能量密度為指標
中國能源報:國家計劃到2020年,電池單體能量密度達到300瓦時每千克,據(jù)了解,寧德時代、天津力神、國軒高科企業(yè)研發(fā)團隊,已基本實現(xiàn)了300瓦時/公斤動力電池的研發(fā)。300瓦時的目標似乎已不是挑戰(zhàn)。
何向明:300瓦時的目標單純在技術上來說不是問題,但電池作為大規(guī)模應用的產(chǎn)品,最終是用在新能源汽車上,不能只考慮充放電容量,更要考慮安全性、可靠性,還需要在實踐中不斷驗證,在可靠性能上要絕對過關。
國家出臺新能源汽車補貼標準,對補貼設定門檻,規(guī)定了以電池能量密度為導向,本意是好的。但也有一定的副作用,首先在成本上推高了電池的制造成本,帶來企業(yè)成本的上漲,另一方面企業(yè)為達到技術指標要求,需負重前行。
比較而言,國外在電池發(fā)展上,在滿足一定能量密度的前提下,更多關注電池的可靠性和安全性。
中國能源報:我們看到現(xiàn)在很多新技術不斷涌現(xiàn),有專家認為鋰電能量密度在不斷接近天花板,對此您怎么看?
何向明:鋰電技術是由材料決定的,是從材料中不斷進化的電化學,鋰電進步不是一蹴而就,也不是三天兩頭就有進展出來,而是像蝸牛一樣慢慢爬行的過程。
現(xiàn)在經(jīng)常說有很多新技術取得這樣或那樣的進展,但技術進步突破需要長時間的積累。任何行業(yè)的發(fā)展都是一個穩(wěn)步發(fā)展的過程,實驗室的突破也往往需要很長的歷程轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。
另外,任何電池技術都有天花板,技術好壞,市場是最好的檢測——用戶選擇和投資趨向,現(xiàn)絕大多數(shù)的新能源汽車都是鋰電池來驅(qū)動。
(責任編輯:子蕊)