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彻底解决冬季续航焦虑 全气候电池或是一剂良药?

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2020/8/21     浏览次数:    

        网易汽车1月28日报道 高寒低温之于纯电动汽车,始终扮演着杀手的角色。

        冬季低温下受锂离子电池活性降低因素影响,电动车续航里程,充放电速度和效率会大幅下降。这一点对我们使用手机也许可以勉强接受,但作为出行工具的汽车而言,续航里程的断崖式下滑对用户造成的困扰往往苦不堪言。

        我国幅员辽阔,冬季西北及东北等地区气温甚至降至零下二三十度,虽然这些地区更适合推广FCV,但对于纯电动汽车也依旧存在市场需求。伴随2022年冬奥会在我国北京和张家口举办,按照规划,新能源纯电动汽车将担负着保障交通运营的使命,张家口地区冬奥会期间寒冷的温度为纯电动汽车低温续航提出了硬性要求。

    

        虽然当前许多车企为车辆设计了低温电池加热或智能温控功能,以提升电池冬季续航和充放电效率,但受电池物理特性影响,仍无法彻解决电动汽车冬季续航大打折扣情况。

        那么,有没有技术能让电动汽车在寒冷的冬季续航里程续航不缩短,或者折扣没那么大?

        全气候电池可以解决电动汽车冬季尴尬癌?

        低温性能和循环寿命优异的全气候电池或许是条出路。

        实际上,全气候电池并不是新鲜事物,几年前美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳教授带领的研发团队就已开发出此类电池,只是目前还未实现大规模商业应用。

        全气候电池的原理并不复杂,其采用电池自加热结构,与传统的外部加热方式不同,自加热技术能够快速提升电池温度。基于自加热技术的电池系统可在几十秒内使电池温度从-20℃上升到0℃以上。而外部加热可能耗时长达半小时,而且能耗高、效率低。

   

       需要说明的是,自加热技术只改变电池结构,并不涉及电池材料的改变。

       该技术的核心是在电池内部配备了厚度为50微米的镍箔和一枚温度传感器。

   

       在锂电池中加入通电后能发出热量的镍箔。经过特殊设计,只要环境温度低于0℃,电池中一部分电流就会改变流向,流过镍箔,产生热量,提高电池温度,激发电池的化学反应,让电池正常工作。

       通过低温电池自加热,全气候电池可以有效提升电动汽车在低温环境下的续航里程,并且能耗损失不大,充电状态下也几乎没有损害。此外,全气候电池不仅可以应用于电动汽车,诸如无人机、家庭储能都可以应用。

       在月初举办的中国电动汽车百人会论坛上,中国工程院院士、电动车辆国家工程实验室主任孙逢春也谈到了这种全气候电池。孙逢春向网易汽车表示,其参与的北京奥运会团队正与王朝阳教授的团队紧密合作,开展了全气候电池系统的应用工作,并在极寒环境中获得了理想的测试效果。

       有时,新技术的优化和迭代会远超我们的认知速度,同样在电动汽车百人会论坛上,全气候电池原理的提出者王朝阳教授又带来了免管理电池新理念。

       他的设想是将电池正极活性材料钝化,例如利用磷酸铁锂材料对三元材料进行包覆,增加稳定性,或者在电池电解液中添加添加剂,增加电池内阻,抑制电池材料活性。钝化的目的是常温下让电池进入冬眠状态,而在需要电池工作时,用电池内加热技术迅速将电池加热到60℃,而这种内加热技术正是此前全气候电池中使用的核心技术。

       王朝阳认为,采用这种设计的电池,从常温25℃上升至60℃仅需要7秒钟,用3%能耗升温20-30摄氏度,加热到60度时,电池内阻会降低到与正常电池一致。经测试在60℃的工作环境下,电池循环次数仍超过2000次,电池充电速度也将提升1.72倍。

       同时,采用内加热技术后电芯的工况使用条件比较简单,电池的SOC、SOP都非常容易估算,这会大大简化BMS系统的功能。

       全球首例全气候纯电动客车测试完成

       几天前,福田全气候纯电动客车极寒环境试验在中汽中心呼伦贝尔冬季汽车试验场取得了突破。

       这个低寒测试项目,正是以全气候动力电池系统为基础,研制带有低温自加热功能的动力电池模块及BMS系统。解决纯电动汽车在严寒环境中续航下降、无法启动等情况。可以使纯电动客车在零下20℃至零下30℃的低温环境正常行驶。

   

       而此次测试,也可以看做是2022年冬奥会车辆交付前的基本定型试验,本次试验完成了搭载全气候电池的整车冷启动,全气候低温增焓空调制热和车辆爬坡等测试项目。测试结果已达到了预期效果。

       根据官方及专家披露的信息来看,本次测试的成绩可以满足北京2022年冬奥会对车辆运营的严苛要求。

       如果后续更大规模和场景的测试通过,无疑将为高寒低温纯电动商用车普及带来了福音。当然,任何技术从实验室验证到成熟商业化运用需要时间,甚至会很长。

       理论上讲全气候电池似乎可以解决电池低温活性问题,至于实际效果我们得看疗效,毕竟这项技术刚刚从实验室走出来。

       但这并不会影响我们对新电池技术的追求和期许,当前,全气候电池目前仍处于试验阶段,特别是乘用车领域,涉及成本、安全及规模化产业应用等问题,当前我们尚无法判断这种技术几年后是否具备在乘用车大规模普及的条件。

       不过伴随技术的进步,我们应该相信电动汽车低温续航问题终究会被攻克,技术层面冬季续航终究不会成为新能源电动汽车普及的障碍。

 

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