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    —— 云浮市科學(xué)技術(shù)局(外國專家局)

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    科普|需要電池哪些關(guān)鍵技術(shù),新能源汽車才能快充?
    • 時間:2024-06-11 10:50:39
    • 來源:本網(wǎng)
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    6月5日,是第53個世界環(huán)境日,環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗是改善我們生存環(huán)境和全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)的必然選擇。

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    近年來,我國以堅定的決心和前瞻性的視野,積極推動新能源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

    在太陽能領(lǐng)域,我國不斷提升光伏技術(shù)的效率和可靠性,降低生產(chǎn)成本,使得太陽能成為越來越多地區(qū)的主要能源來源。此外,我國還大力發(fā)展海上風(fēng)電,利用豐富的海洋資源推動清潔能源的發(fā)展。

    在儲能技術(shù)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域,我國積極推動新型儲能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,提高能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。特別是在新能源汽車領(lǐng)域,我國積極推廣電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車,通過財政補(bǔ)貼、充電設(shè)施建設(shè)等措施,鼓勵消費者購買和使用新能源汽車,為汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了新動力。

    今天我們來講一講新能源汽車電池。

    新能源汽車的電池有啥特點?安全嗎?

    新能源汽車的三大核心是動力電池電機(jī)以及電控系統(tǒng)。在這三大組成中,動力電池的地位尤為顯著,它不僅是新能源汽車的心臟,更占據(jù)了整車成本的40%-60%。

    然而,盡管動力電池在技術(shù)上取得了長足的進(jìn)步,但其續(xù)航里程、能量密度、質(zhì)量優(yōu)化、成本控制以及安全性能等方面,仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。

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    圖片來源網(wǎng)絡(luò)

    新能源汽車市場中,動力電池的類型豐富多樣,包括鉛酸電池、三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池鎳氫電池

    鉛酸電池

    是一種常見的二次可充電電池,正極是二氧化鉛,負(fù)極是鉛,電解液是硫酸水溶液。鉛酸電池具有單電池電壓較高、價格低廉、高倍率放電性能好和高低溫性能好的優(yōu)勢,缺點是比能量低、循環(huán)壽命短、充電時間長和環(huán)境污染等。

    三元鋰電池

    屬于鋰離子電池的一種,又稱“三元鋰聚合物”電池,這種電池通常采用鎳、鈷、錳(或鋁)三種元素的化合物作為正極材料,具有能量密度大(200Wh/kg)、電壓平臺高、循環(huán)壽命長、低溫性能好和可快速充電等優(yōu)點。在安全性方面,三元鋰電池容易在高溫下發(fā)生起火和爆炸等問題,安全性較低。

    磷酸鐵鋰電池

    以磷酸鐵鋰作為正極材料,其能量密度為110Wh/kg。具有壽命長和成本低的優(yōu)勢,但是能量密度低于三元鋰電池,并且低溫性能較三元鋰電池差。在安全性方面,磷酸鐵鋰電池不易發(fā)生過熱、起火等問題,安全性較高。

    鈷酸鋰電池

    是電子產(chǎn)品中相對常見的電池,其正極材料為鈷酸鋰,能量密度約為磷酸鐵鋰電池的兩倍,可實現(xiàn)快速充電,但是該電池安全性差、壽命一般、制造成本較高。

    鎳氫電池

    是二十世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池,由氫離子和金屬鎳組成,其具有高能量密度、長壽命、無污染等特點。但是鎳氫電池制造成本太高,充電效率一般、無法使用高壓快充,性能方面比鋰電池差了很多。

    新能源汽車怎么實現(xiàn)十幾分鐘充滿電?

    隨著電池容量的不斷提升,新能源汽車的續(xù)航里程已經(jīng)可以媲美燃油車,人們對新能源車的焦慮逐漸從“續(xù)航”轉(zhuǎn)移到“補(bǔ)能”,相比燃油車一兩分鐘就能加滿一箱油來說,新能源汽車充滿電則需要數(shù)小時,較低的“補(bǔ)能效率”讓許多有長途旅行需求的消費者對新能源汽車望而卻步。

    新能源汽車的補(bǔ)能體驗是否能接近燃油車呢?美國先進(jìn)電池聯(lián)盟(United States Advanced Battery Consortium, USABC)對快充動力電池提出了具體指標(biāo),要求在15min內(nèi)充滿電池總電量的80%。那么如何實現(xiàn)快充呢?

    電池的充電速度與充電功率相關(guān),功率越大充電速度越快。由于過高的電流會導(dǎo)致充電過程中電池溫度急劇升高,帶來安全隱患,因此對于快充的實現(xiàn)通常采用高電壓的方式。

    近年來,國內(nèi)外主要車企紛紛推出800V高電壓平臺的主力車型,部分車型超充最大功率可達(dá)400-500kW,峰值功率基本實現(xiàn)“一秒一公里”的充電速度,10分鐘續(xù)航可增加400-500公里,新能源乘用車補(bǔ)能體驗有望接近燃油汽車。

    新能源汽車的電池壽命長嗎?

    新能源汽車的電池壽命因電池類型、使用條件、駕駛習(xí)慣等因素而異,那么如何評判電池的壽命呢?

    電池充滿電并放光電一次,就是一次循環(huán)。電池循環(huán)壽命就是指容量在跌至國標(biāo)規(guī)定下限的時間前,電池能實現(xiàn)的總循環(huán)次數(shù)。以鋰離子電池為例,三元鋰的循環(huán)壽命在800-1500次左右,而磷酸鐵鋰則可以達(dá)到2000-2500次左右。

    如果按照一周兩次充電頻率來計算,三元鋰和磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命都能達(dá)到十年之久,能夠覆蓋大多數(shù)人的換車周期。

    影響鋰離子電池壽命的主要因素是電池內(nèi)部可有效利用的鋰離子數(shù)量,與電池使用時的放電程度和溫度相關(guān)。因此,為了延長鋰離子電池的壽命,在使用過程中應(yīng)盡量避免在電量耗盡時充電,并且避免電池在低溫或高溫下使用。

    電池報廢后會污染環(huán)境嗎?

    目前,對于不能利用的報廢電池的回收利用總體思路大概有兩種:

    一種是電池的梯次利用

    就是將淘汰下來的電池根據(jù)其容量衰減的程度進(jìn)行分類,對于衰減程度較低的電池可進(jìn)行二次利用,如用于低速電動車等;

    另一種是電池的拆解利用

    報廢的動力電池經(jīng)過拆解等工序,將其中的鋰、鎳、鈷、錳等高價值金屬元素提取出來再利用。

    總的來說,為確保環(huán)境友好性,對廢舊電池進(jìn)行妥善處理和有效再利用是不可或缺的環(huán)節(jié)。

    此外,作為消費者,通過日常維護(hù)和形成良好的使用習(xí)慣,不僅能夠延長電池的使用壽命,還能在一定程度上減少廢舊電池的產(chǎn)生,從而為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)一份力量。

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    隨著國內(nèi)外各大電池廠商的技術(shù)創(chuàng)新,未來有望實現(xiàn)更高能量密度、更快充電速度、更長壽命和更高安全性的目標(biāo)。新能源汽車作為綠色出行的重要代表,不僅能夠減少尾氣排放,降低空氣污染,還能有效緩解能源壓力,推動可持續(xù)發(fā)展。

    因此,我們應(yīng)該攜手并進(jìn),推動新能源汽車的普及和應(yīng)用,讓綠色出行成為每個人的生活方式。同時,我們也要加強(qiáng)環(huán)保意識,倡導(dǎo)低碳、環(huán)保的生活方式,為共建美好未來而不斷前行。

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