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动力电池：增容困难 减重可行

时间:2015-08-03 08:24来源:中国汽车报 作者:火凡
点击: 次

　　目前，我国新能源汽车市场上的纯电动汽车搭载的动力电池，大多数为三元锂材料或磷酸铁锂材料电池。尽管相比铅酸和镍氢电池，能量密度已经有了极大的提高，但是依然难以破解消费者的里程焦虑困扰。毫无疑问，现阶段阻碍新能源汽车产业化的主要因素是动力电池技术瓶颈。但是，现阶段电池增容存在困难，减重是一条可行的办法。

　　锂离子电池密度还能提高吗

　　现在，无论是三元锂材料电池还是磷酸铁锂电池，基本由四大关键部分组成，即正极、负极、电解液和膜。一位不愿透露姓名的电池研究专家向记者表示，现在基于这四种组成部分的锂电池，再提高能量密度并做到产业化应用，可能性不大。事实上，2020年动力电池�？榈哪芰棵芏却锏�300Wh/kg，现在距离2020年还有5年时间，但可以产业化的下一代动力电池还没有浮出水面。

　　上海市机动车检测中心副主任缪文泉认为，提高动力电池比能量的技术途径有很多：一是工艺进步，如今电池工艺设计已相对成熟，提高电池比能量的空间不大；二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸铁锂和三元锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破；三是新材料、新体系，即开发高比能新材料、发展动力电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。“一项新技术从实验室走向应用，往往要经历很多年的时间。”缪文泉表示。他认为，2020年并不是一个遥远的未来，目前还没有看到任何确定性的解决方案，能达成上述目标的新一代动力电池体系屈指可数。他透露，目前日韩正在研究胶体电池，这是一种没有电解液和隔膜的新型电池，有可能给电池带来质变，但是现在还没有产业化的消息。

　　为电池减负是可行方式

　　如果现阶段不能有效地提高电池能量密度，那么是不是可以考虑从给电池包整体减重的角度去提高能量密度呢？中国电池工业协会张旻昱博士告诉记者，这个思路完全可行。她表示，动力电池电池包中，电芯的重量一般占比在1/3~2/3之间，其余部分为电路板、壳体等配件。如果将这些配件的重量有效降低，同时维持现有电芯能量密度，电池包整体的能量密度会有一个明显的提高。

　　在2010年前后，动力电池包因为安全等需要，往往采用金属外壳，电池包整体能量密度很低。后来更换高聚合物外壳后，能量密度有了大幅提高。张旻昱表示，电池包能量密度是一个系统问题，提高电芯能量密度是一个直接手段，但是做好电芯的布置，电路的规划，减轻壳体重量，为电池减负，也是提高电池能量密度的一个有效手段。

　　在实际应用中，记者了解到北汽新能源EV200车型的电池箱下箱体使用铝合金材料，上盖采用复合材料，能够有效减重几十公斤。北汽新能源副总经理王可峰表示，通过降低电池整体重量，可以实现整车减重，是提升电池箱能量密度的一个有效手段。另外他表示，更换更轻材料一般都会导致电池成本的上涨，现在北汽新能源也在加紧这方面的研究，争取应用更轻更强成本更低的材料。

　　未来新电池研发与减重并行

　　根据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》中提及的目标，今年动力电池�？榈哪芰棵芏却锏�150Wh/kg（折算成单体电池，其能量密度大约需要达到170-190Wh/kg），至2020年动力电池�？榈哪芰棵芏却锏�300Wh/kg（对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg以上）。

　　张旻昱表示，为了达成300Wh/kg的目标，研发新电池与电池包减重需要并行。她介绍，动力电池因为装配在汽车之上，需要经过各种工况的测试，要保证一定的结构安全。将钢壳换成碳纤维壳或其他材料的外壳，只要能保证强度要求，完全可行。电池包另一项重要指标是散热与均热能力。如果电池组局部过热，会导致电池内阻不一致，电芯放电容量下降，那些放电不充分的电芯从某种意义上说，为电池包增了重。“电池包能量密度达到300Wh/kg，光靠为电池减重可能是无法达到的，但是动力电池作为一个系统，这方面的作用不容忽视。”张旻昱说。中国电动汽车百人会副秘书长王贺武表示，在动力电池的制造上，中国并不落后外国同行。但是国内企业比较缺乏基础性研究，过度追求高比能量电芯，应该均衡发展，在研发新型材料电池的同时，重视对现有电池体系的减重。
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