1、新能源汽车的高能动力电池技术有望做哪些提高?
从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手,汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进:
汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。
要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。
着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。
被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持,全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”,该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料,汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。
近年来,在国家政策的大力扶持下,我国新能源汽车得到迅速普及,但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广,然而汽车承载有限,如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。
该项目负责人、北京大学教授夏定国表示:“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍,针对正极材料的比容量,研究团队在前期工作基础上,深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理,通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。
也就是说,团队首先遇到的问题是:阴离子氧化还原能力受什么“左右”?揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现,在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构,从而影响阴离子氧化还原的能力,研究明确了结构和效能的关系,并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。
“提高正极材料中的含锂量,让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说,研制出高容量富锂正极材料,为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外,还制备出了高容量的锂电池负极材料。
要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。例如,富锂化合物在电极中需要很好地分散开来,既保持在体系中60%以上的含量,又不凝结为块状。分散越均匀,可逆性越好,充放电效率越好。
目前该电池还需进一步完善,夏定国介绍,仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示,10—50次循环使用之后,电压衰减明显,电极也不起作用了。
“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的,锂离子还原结晶成树枝样,并不断生长,到一定程度可能会刺破隔膜,科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层,二是研究固体电解质。
夏定国强调,“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展,更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。
除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外,项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示,锂空气电池是动力电池的发展方向之一,“现在大力发展的氢氧燃料电池,必须用金属罐子保障氢气使用时的安全,而锂空气电池(负极为空气中的氧气)只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。
2、新能源汽车电池技术 什么时候突破
如果局限于化学电池的思路,人类到灭亡那天也突破不了能量密度的极限。
为什么!打个比喻,一间体积一定的屋子,只能一人拎一桶水(设一桶水不占用空间)进屋,如何装更多的水?答案,用小孩子拎水,因为小孩子个头小,同等房间内,能装更多个孩子,就能装进更多个水桶。
为什么用锂做电池?大家背背元素周期表,化学电池,每千克(相当于房子)原子数最多的就是锂,每个锂原子(每个孩子)提供一个有用的电子,锂电极电位又高,所以用锂做电池。大家已经把这些基本理论玩透了,爱迪生当年发明铅蓄电池时,想到了锂,但受当时技术条件限制,锂太活泼没法稳定反应,锂制备量也小,只好选用了铅作为化学电池主料。
但化学电池必须还要有电解质这些,电解质虽然是辅助功能,但是属于必备物质。金属电极、电解质共同参与,才能完成电子转移利用的过程。算上这些,化学电池的能量密度下降了很大块。理论上,能量密度最大是锂空气。因为它理论上和空气中的氧气反应,完成电子转移利用的过程。它一点电解质不用吗?不可能。而且锂和空气中的二氧化碳、氮气都发生反应,所以只能用氧气瓶,算来算去,所谓的锂空电池能量密度实验室只能到1度电每公斤。对了,还有铝空、镁空,它们可都是市面上有商品出售的,现有的铝空电池能量密度1度电每公斤。为什么不用在汽车上,有人说铝空是一次性电池,不能充电。那不简单,每个市建一个电解铝厂,就近不就好了吗。关键问题没人说,电池不像人想的那样,想放多少电,瞬间就能放多少。电池的另一个关键指标,功率密度,铝空、镁空都不高。如果要铝空要释放能够驱动电动汽车快速奔跑的功率,要把4吨左右的铝空电池装在车上,这样的汽车谁要啊!前段时间,有条外国新闻,铝空有能让汽车续航2000公里的电量,翻译后就直接成了能让汽车续航2000公里。这个汽车是能让汽车以20公里左右的时速跑2000公里,这样的汽车白给你,你都不要。有1千万挺爽,银行一天只允许你取10万,那只能呵呵!对了,一般原子孩子只能拎一桶水,铝孩子能拎3桶,这也是铝空理论能量密度仅次于锂空的基本道理。
还有锂电的硅电极,硅锂一反应,体积膨大3倍,电极碎了,那个人能钻进原子里面,用手把它复原吗?吹嘘的固态锂电池,能量密度大,还能快充。液体快充还没解决,固体就能快充了。化学电池,必然发生化学反应,化学反应怎么快,加热、催化剂,那个能在电池上实施。
煤、石油、可燃冰再多又怎样,太阳没到熄灭那天,人类使用的化学燃料制造的温室效先把自己弄死了。
3、新能源汽车锂电池会被取代么?怎么感觉电池技术停滞不前?
一定会的,石墨烯电池就差一步了,不出两年,该换代了。
4、现在中国新能源汽车电池技术哪家最强
现在新能源汽车电池技术主要有三种,三元锂电池,磷酸铁锂电池,钛酸锂电池!中国的比亚迪是磷酸铁锂电池技术最成熟的,并且在国际上比亚迪的电池技术都是领先的。包括日本,德国等都在引进比亚迪的电池技术。
5、日本是如何推进新能源汽车发展的?
这个问题范围比较大,就简单的从几个方面来综合说一下日本对于新能源电动汽车发展的推动举措吧。
首先就是日本对于新能源电动汽车的战略性方向上是始终坚持“三位一体”的发展战略,简单来说就是采取多种手段要使得日本成为新能源电动汽车的生产和研发中心,确保日本在新能源电动汽车技术在世界范围内都处于领先地位,并且不断的强化日本成为全球新能源电动汽车的领导能力。
日本在实现这些战略目标的过程中也是采取了更多实用的措施,比如在新能源电动汽车车企的税收方面给出优惠政策,并且直接给予购买新能源电动汽车的用户补贴,这样在很大程度上激发了车企对于新能源电动汽车的制造热情和用户的购买热情。还有就是在技术方面制定了领先的计划,在电池技术研发和车联系统、自动驾驶系统方面都加大了科研投入的力量并且在这些方面全部都取得了多项突破性的进展,远远领先于世界上其他国家。
还有就是在新能源电动汽车的配套服务设施完善方面,日本一直都是采用对于充电基础设施建设提供补贴,从而减轻企业对于建造充电基础设施的压力,这样在很大程度上也调动了企业对于充电基础设施建设的积极性。
当然日本对于新能源电动汽车的推动措施还有很多,碍于篇幅的原因只是简单的说了政府对于新能源电动汽车推动措施,对于目前国内的新能源电动汽车发展来说也是具有很高的借鉴和学习意义的。
6、新能源汽车的核心技术有什么?
新能源汽车有四大关键技术,包括电池及管理技术、电机及其控制技术、整车控制技术、整车轻量化技术。
1、电池及其管理技术
新能源汽车的成败关键仍然是电池。动力电池是电动汽车的动力源,电池选择将直接关系到整车的性能。电动汽车动力电池的主要性能指标是能量密度、功率密度和循环寿命等。
2、电机及其控制技术
电机是电动汽车动力的发起点。要求:(1)电机要频繁的启动/停止、加速/减速;(2)低速或爬坡时要求高转矩;(3)高速行驶时要求低转矩,并且变速范围大以及交款的转速范围和转矩范围内都要有较高效率:;(4)工作可靠性高;(5)稳态精度高;(6)动态性能好且工作环境要求不苛刻。
电力驱动系统的主要功能是把蓄电池储存的电能转换为汽车行驶的动能,要使得电动汽车拥有良好使用性能,必须开发出合理的控制系统,使电机具备较高转速及较大的调速范围,足够大的启动转矩,以及体积小、质量轻、效率高,动态制动强和能量回馈的能力。
电动汽车的电动机有多种控制模式。传统的线性控制,如PID,不能满足高性能电机驱动的苛刻要求。传统的变频变压(VVVF)控制技术,不能使电机满足所要求的驱动性能。异步电机多采用矢量控制(FOC),是较好的控制方法。
仅供参考,希望对你有帮助,谢谢采纳。
7、在政府的大力推进下,新能源动力汽车的未来有什么发展趋势
据我所知,随着新能源动力及产业互联网的渗透和发展,汽车产业正在面临全新的战略抉择,钛马提出了基于大数据技术的新能源汽车+互联网整体解决方案,逐一提供了应对策略和解决路径,整体性的+互联网解决方案在新能源汽车领域,能够全面有效的解决车企在升级转型中遇到的各类挑战
8、电池技术的提高与开发在新能源汽车发展方面的作用?
新能源汽车作为采用非常规燃料为动力来源的一种综合性汽车在能源和环保的压力下,新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向
9、新能源汽车的“高能动力电池技术”可以在哪些方面提高?
从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手,汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进:
汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。
要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。
着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。
被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持,全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”,该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料,汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。
近年来,在国家政策的大力扶持下,我国新能源汽车得到迅速普及,但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广,然而汽车承载有限,如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。
该项目负责人、北京大学教授夏定国表示:“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍,针对正极材料的比容量,研究团队在前期工作基础上,深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理,通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。
也就是说,团队首先遇到的问题是:阴离子氧化还原能力受什么“左右”?揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现,在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构,从而影响阴离子氧化还原的能力,研究明确了结构和效能的关系,并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。
“提高正极材料中的含锂量,让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说,研制出高容量富锂正极材料,为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外,还制备出了高容量的锂电池负极材料。
要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。例如,富锂化合物在电极中需要很好地分散开来,既保持在体系中60%以上的含量,又不凝结为块状。分散越均匀,可逆性越好,充放电效率越好。
目前该电池还需进一步完善,夏定国介绍,仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示,10—50次循环使用之后,电压衰减明显,电极也不起作用了。
“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的,锂离子还原结晶成树枝样,并不断生长,到一定程度可能会刺破隔膜,科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层,二是研究固体电解质。
夏定国强调,“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展,更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。
除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外,项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示,锂空气电池是动力电池的发展方向之一,“现在大力发展的氢氧燃料电池,必须用金属罐子保障氢气使用时的安全,而锂空气电池(负极为空气中的氧气)只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。
10、新能源汽车电池技术的瓶颈在哪
锂电池第一价格贵,锂算是稀有金属,价格降不下来,也就没法大量普及,手机上一小块还能行,做动力锂也只是在小规模内还行,也就是电动工具上,电动汽车的大规模应用纯粹扯淡,而且电动工具上主导的还是镍镉电池。
第二电池性能,锂电池在各方面性能都很好,电容量大,充电接受率高,支持快速充电(普通锂电池最大支持2C,动力锂电池就更高了)但是有个致命弱点,就是过充过放性能不好,锂电一次过充过放就能永久降低性能,一次严重的过充过放就能报废,这就是为什么要开发磷酸铁锂,磷酸铁锂比锂离子电池要耐过充过放,但是很明显电池容量降低,动力磷酸铁锂电池就比容量锂电池容量小的多,打个比方,18650容量锂电一般是2400mAH左右,最高见到过2800mAH,磷酸铁锂动力电池一般是1300mAH,最大也才1500mAH,容量差距快一半了。
第三电池组管理落后,因为锂电池过充过放性能垃圾,而电池组放电有个特点就是,不均衡,有些电池放电完了,而有的还没放完,继续放电就会造成某些电池过放,甚至反极,降低容量,容量降低,那么在下一次放电这种差距就会越来越大,所以电池在出厂的时候要配组,尽量把容量一致的放在一起,但是使用环境还是有细微差距,比如温度,位置,电压,电池性能等等都会造成差距变大,最后是个别电池失效导致整组报废。现在关键的是要管理电池组放电,比如各种均衡器,来拉平单个电池,但是这种均衡是很复杂的,目前还没有好的解决方案,不惜成本也许可以做到,但是仅限于实验室。电池组均衡是世界级的难题!!!
第四充电,锂电池支持快速充电,尤其是动力锂电池,但是没有快速电源,用普通的220V充电的话,电流大的惊人,以亚迪E6纯电动汽车为例,电池类型为磷酸铁钴锂电池,配置电池容量200Ah,标称电压316.8V(相当于96只充电电压3.3V左右的磷酸铁钴锂电池单体串联电压)。正常的1C速度,用220V电压时高压侧的电流就是287A,想快速充电比如2C,3C,电流还要翻倍,3C就是861A,什么线可以承受?如果做慢速0.1C充电就是28.7A的电流,好吧你把车停在自己车库,插上充电器慢充,10小时满,电流也还有近30A,你家电线需要改造,小区内多几个电动车,就要整体改造了,所以需要专用充电站,使用高压进行快速充电,比如1Kv,这时电流就能降低到63A,3C速率是189A,加上是专用的充电站所以无影响,但是成本极高,需要专业人员来给你插头,这可不是家用220V想插就插,高电压大电流,需要经过培训的人员才能接线,高压对汽车本身和充电器都是一种考验~~~
电动车行驶的时候放电速率一般不高,很难超过1C,比如一辆车充满电可以跑200公里,你可以在一个小时内把电用完,跑够200公里?电动车使用动力锂电就是为了快速充电,因为动力电池充放电速率都很高,3C速率可以在15分钟内充80%,普通电池不支持这种高速率充电~~~
以上4大问题,锂电池过充过放性能可以提升,电池组的管理也就不突出了,那么还有充电问题,解决充电了就要解决价格,反正是困难重重,国外目前还都是在实验室,还都在试水阶段,现在国内遍地都是锂电池厂生产磷酸铁锂,给谁用?纯粹的泡沫!!!
能解决实际问题就是燃料电池,相对来说,燃料的能量比还是高于普通化学电池,就是现在还不成熟,不能大规模商用~~~~