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电池革命如何重新“定义”汽车?

时间:2019-12-06 14:12:42 来源:工人日报

     “科学麻辣烫”聚焦锂电技术

  电池革命如何重新“定义”汽车?

  10月9日,三位科学家因在锂电子电池领域做出的贡献,成为2019年诺贝尔化学奖的获奖者。其实,这一诺奖成果已经被我们握在了手中——因为,你我正在使用的手机、笔记本电脑、数码相机、电动自行车、电动汽车等,都离不开锂电池。

  目前,我国的新能源汽车市场保有量和增量已经跃升为世界第一,电动汽车的“油箱”备受关注。那么,电池技术将如何推动汽车产业的进步,让人们的出行更加便捷、安全?

  12月3日,以“电池革命如何重新‘定义’汽车”为主题的“科学麻辣烫”第四期活动在北京举行,本次活动邀请北京理工大学材料学院教授陈人杰、北京理工大学机械与车辆学院教授何洪文、全国废弃化学品处置标准委员会委员林晓三位专家从三个问题着手,与媒体一起探讨了电池革命对汽车领域发展的影响。

  电动汽车续航能否更持久?

  “就怕出不了远门”——对于一直困扰着电动汽车用户的续航问题,陈人杰表示,科学家一直在致力于提升电池“电力”,开发具有更高能量密度的电池体系。从铅酸电池、镍镉电池再到现在的锂离子电池,电池材料不断变化,电池的能量密度也在不断提高。

  “和现有的锂离子电池相比,锂硫电池的能量密度可以做得更高。” 陈人杰称,目前其研究团队正在开发高性能电池体系,利用新的材料,提升电池的能量密度、循环性能、功率特性和安全性等。

  除了利用新材料,还可以通过电池的充放电管理让电池更持久。何洪文表示,动力电池系统的性能不仅取决于单个电池的性能,鉴于动力电池组具有的“木桶效应”和充放电末期具有的“扫帚效应”,加强对动力电池组的能量、安全、耐久性管理也很重要。

  何洪文说,基于模型和数据驱动是对动力电池系统管理状态量进行估计的常用方法,通过建立电池的高精度模型,采用先进的估计算法并引入状态反馈修正,可以有效保证电池状态量的估计精度。

  电动汽车的电池能否更安全?

  时常见诸报端的车辆电池着火消息,带来了消费者最关心的问题:电动汽车的电池能否更安全?

  “虽然电动汽车暴露出一些安全隐患,但可以从安全的动力电池材料体系、动力电池的安全管理方面解决问题。” 何洪文称,我国已率先建立了新能源汽车的三级监管平台,有了很好的一手数据积累。目前业内也正在从动力电池安全风险在线评估、异常性能单体的预警管控以及整车的安全防护系统设计等多方面构建安全保障体系,完善电动汽车的安全性能。

  “锂离子电池易燃主要和电解液有关。” 陈人杰表示,现在电池的制造工艺、生产过程的安全管理等方面已经有了很大提升,但是依然使用液态电解质,未来可以研发固态的电解质体系,提升电池的安全性。

  “大数据、云管控、智能化为完善动力电池的安全管理提供了新抓手。” 何洪文表示,通过安全的电池材料体系升级再辅以智能化的动力电池管理,可以进一步完善动力电池系统的安全性能。

  如何应对到来的电池报废潮?

  随着越来越多的电动汽车投入市场,快速发展的新能源行业迎来电池的报废潮,废旧电池处理成为难题。

  “2018年我国报废电池达6000吨左右,三年后的数据会达到20万~30万吨,这对工业解决方案的要求特别迫切。”林晓表示,报废电池留在城市中会有污染和安全风险,必须把报废电池资源回收回来。

  过去的十年中,电池的价格已经降至原来的十分之一,这意味着电池材料中的金属价格已经很接近电池成本价格。林晓表示,通过电池的回收,可以基本实现盈利,但目前还需要探索更加成熟的工业解决方案。锂离子电池的回收技术在常规的消费领域已经有了,但动力类电池的材料和系统不一样,需要更多的研发来解决问题。

  “废旧电池的处理不应再走先污染后治理的老路。”陈人杰表示,电池在设计制造源头要选择一些对环境非常友好的绿色电池材料,同时要兼顾电化学性能,构筑绿色电池体系,通过再设计、再利用、再回收,真正达到电池的绿色指标。

  “车辆电动化是国际公认的发展趋势。”何洪文认为,电池的技术革命一直在路上,汽车性能提升导向对新型电池的需求也在不断地提高,将推动电池技术及其系统集成、管理控制发生新的变化。(黄哲雯)


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编辑: 曹秀蕊
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