干貨滿(mǎn)滿(mǎn)!史上最強(qiáng)電動(dòng)客車(chē)“快充“技術(shù)科普貼
最近幾天,小編的朋友圈被珠海銀隆和微宏超酷炫的新品發(fā)布會(huì)刷屏啦!先是珠海銀隆在珠海度假村推出了最新的快充技術(shù);隨后,微宏在水立方舉行了“不燃燒技術(shù)發(fā)布會(huì)”,宣稱(chēng)通過(guò)不燃燒技術(shù)制成的電池在500攝氏度以下100%不燃燒,且十分鐘充滿(mǎn)。
快充技術(shù)的原理是什么?技術(shù)難點(diǎn)在哪里?江湖流派中,快充技術(shù)哪家強(qiáng)呢?且讓小編來(lái)給您叨一叨。
快充技術(shù)是什么鬼?
要理解快充,一個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)是逃脫不掉的。C!C是什么?C指的是充電倍率,可以簡(jiǎn)單理解為充、放電的速率。舉個(gè)例子1C的電流,從滿(mǎn)電到放電完全是用1/1=1小時(shí);2C=1/2小時(shí),也就是30分鐘。
快充和慢充是相對(duì)概念。業(yè)界認(rèn)為,電動(dòng)汽車(chē)快充是指充電電流大于2C的充電方式,也就是充電時(shí)間小于30分鐘的技術(shù)。是不是很牛啊?還有比這更牛的,目前已經(jīng)有電池企業(yè)快充技術(shù)可以做到8C甚至10C,意味著最快6分鐘即可將電池充滿(mǎn),立等可取。
快充的技術(shù)“攔路虎”是什么?
快充技術(shù)這么不明覺(jué)厲,在研發(fā)上有什么技術(shù)瓶頸呢?
這還得從鋰離子電池工作原理說(shuō)起。鋰離子電池又稱(chēng)“搖椅電池”,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。充電時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。
快充的技術(shù)的核心就是在不影響電芯壽命和安全性的前提下,通過(guò)化學(xué)體系和設(shè)計(jì)優(yōu)化,加速鋰離子在正負(fù)極移動(dòng)的速度。普通化學(xué)體系的電池在快充時(shí)負(fù)極會(huì)出現(xiàn)副產(chǎn)物,影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。怎么解決這個(gè)“攔路虎”呢?一般解決方案是,通過(guò)采用特殊設(shè)計(jì)的負(fù)極材料(如HC,SC,特殊處理的石墨)來(lái)使負(fù)極具有承受快充的能力。在快充時(shí),正極只作為鋰離子源,所以只要負(fù)極可以承受快充的大電流充電,無(wú)論是三元、錳酸鋰、磷酸鐵鋰還是鈦酸鋰都是可以做快充的。
快充技術(shù)哪家強(qiáng)?
目前快充技術(shù)“花“開(kāi)多朵,有多家流派。就小編知道的,有微宏鈦酸鋰快充技術(shù)、CATL(寧德時(shí)代新能源)磷酸鐵鋰快充技術(shù)、珠海銀隆納米鈦酸鋰快充技術(shù)。
作為完整的解決方案,除了提升充電倍率,快充技術(shù)還得考量其他四個(gè)指標(biāo),分別是能量密度、壽命、安全性、價(jià)格,否則單獨(dú)談充電速率是沒(méi)有意義的。這五個(gè)指標(biāo)處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的雷達(dá)圖里。如何不犧牲能量密度,不影響循環(huán)壽命,安全穩(wěn)妥地提升充電速度是產(chǎn)業(yè)鏈上各方的極致追求。
微宏
坐落在浙江湖州的微宏,于2011年率先將快速充電技術(shù)投入到商業(yè)運(yùn)營(yíng)中。在經(jīng)歷了PLTO鈦酸鋰(2009年開(kāi)發(fā))和 LPCO(2003年開(kāi)發(fā))的電池技術(shù)后,微宏動(dòng)力的第三代THINPACK電池與快速充電系統(tǒng)向中國(guó)市場(chǎng)推廣。
獨(dú)門(mén)秘籍:微宏快充鋰電池在實(shí)用化方面,走在業(yè)界的前列。憑借四大核心專(zhuān)利技術(shù):改性鈦酸鋰材料(LptoTM)技術(shù)、多孔復(fù)合碳材料(LpCOTM)技術(shù)、高孔隙率高透氣性隔膜技術(shù)和液冷成組技術(shù)先后研制出鈦酸鋰快充電池和多元復(fù)合鋰快充電池。
即LptoTM鈦酸鋰快充鋰電池一代和二代以及LpCOTM多元復(fù)合鋰電池。
小編點(diǎn)評(píng):微宏快充技術(shù)負(fù)極采用了能量密度較低的硬碳和LTO,在能量密度方面損失較大;而且其正極采用了高電壓的三元材料,在安全性和高溫下的壽命方面存在著較大的風(fēng)險(xiǎn),所以在對(duì)安全性和壽命要求較高的電動(dòng)大巴領(lǐng)域的工況下的長(zhǎng)期可靠性,還有待市場(chǎng)的進(jìn)一步驗(yàn)證。
充電倍率:4C 10~15分鐘(多元復(fù)合鋰),5C 10~12分鐘(鈦酸鋰)快速充電
pack能量密度:~65Wh/kg (多元復(fù)合鋰);~50Wh/kg (鈦酸鋰)
循環(huán)壽命:10,000循環(huán)(多元復(fù)合鋰),12,000循環(huán)(鈦酸鋰)
CATL
被青山綠水環(huán)抱的CATL(寧德時(shí)代新能源)在快充宣傳上一直不顯山露水。
小編從側(cè)面了解到,其實(shí)早在2010年CATL的戰(zhàn)略合作伙伴ATL(新能源科技有限公司)就開(kāi)始潛心研究快充技術(shù)。ATL的手機(jī)電池快充技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在oppo、華為、魅族等品牌的旗艦手機(jī),每年出貨量接近1億顆/年。而CATL的快充技術(shù)一脈相承自ATL。
必殺絕技: CATL快充技術(shù)正極采用了磷酸鐵鋰,通過(guò)打造“超電子網(wǎng)“技術(shù)使得正極導(dǎo)電性更強(qiáng)。在負(fù)極,CATL采用了“快離子環(huán)”技術(shù),在石墨表面打造一圈高速公路,極大地加快鋰離子在石墨層的嵌入。據(jù)說(shuō)為了解決快充電池在低溫下的快充和高溫下的過(guò)熱問(wèn)題,CATL專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了熱管理系統(tǒng),真正做到“全氣候”的快充。
小編點(diǎn)評(píng):CATL快充電池是采用的安全性更好的磷酸鐵鋰正極,符合載人較大的電動(dòng)客車(chē)的安全需求。但是CATL的快充技術(shù)推出時(shí)機(jī)較晚,貽誤了先機(jī)。同時(shí),加了熱管理系統(tǒng),CATL的成本相對(duì)較高。在電動(dòng)客車(chē)領(lǐng)域,CATL的快充技術(shù)能不能得到市場(chǎng)認(rèn)可還須等待時(shí)間的檢驗(yàn)。
充電倍率:4C 10~15分鐘快速充電
能量密度:~70Wh/kg
循環(huán)壽命:10,000循環(huán)
珠海銀隆
珠海銀隆是中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的一匹“黑馬”。2008年,銀隆新能源正式進(jìn)軍新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。2011年,銀隆戰(zhàn)略收購(gòu)全球最先進(jìn)的鈦酸鋰電池材料和儲(chǔ)能系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)商——美國(guó)奧鈦納米科技主要股權(quán)。銀隆真正進(jìn)入新能源行業(yè)的視野,是2015年底其一舉拿下北京公交480臺(tái)純電動(dòng)雙層巴士,除了快充技術(shù)外,銀隆采用的鈦酸鋰電池的低溫性能卓越獲得此次大單的重要因素。
看家本領(lǐng):快速充放電是鈦酸鋰的核心優(yōu)勢(shì)。此外,鈦酸鋰電池在零下50℃到60℃的環(huán)境下,均可正常工作,相對(duì)一般鋰電池在零下10℃就出現(xiàn)問(wèn)題而言,其耐用性更強(qiáng)。
小編點(diǎn)評(píng):能量密度是鈦酸鋰電池的短板,一公斤只有40~50Wh。什么概念呢?以常規(guī)10米公交為例,如果配置目前主流磷酸鐵鋰而言,可配約200度電,電池重2噸,續(xù)航約200公里;而鈦酸鋰同重量下,只能配80度電,續(xù)航約80公里。
充電倍率:6C 6分鐘快速充滿(mǎn)電
能量密度:40~50Wh/kg
循環(huán)壽命:20,000循環(huán)
各家都有獨(dú)門(mén)秘籍,誰(shuí)能笑傲快充江湖呢?目前,在公交領(lǐng)域應(yīng)用上,微宏憑借“凌波微步”暫時(shí)搶占了市場(chǎng)先機(jī)。珠海銀隆作為嶺南技術(shù)新秀,實(shí)力不容小覷。而CATL在鋰電池領(lǐng)域一直厚積薄發(fā),是眾多知名的整車(chē)戰(zhàn)略合作伙伴。是先行者贏(yíng)面大?還是后來(lái)者居上?就得看市場(chǎng)的選擇了。小編覺(jué)得,不管他們技術(shù)怎么龍爭(zhēng)虎斗,最終收益的還是廣大公交用戶(hù)。
那些年快充躺過(guò)的“槍“
由于對(duì)快充技術(shù)理解匱乏,江湖上流傳著快充的種種流言,導(dǎo)致終端用戶(hù)對(duì)快充技術(shù)存在著不少疑惑。哪些是謠傳和誤解呢?小編特地整理了兩條普遍的謠傳,并咨詢(xún)了相關(guān)專(zhuān)家。
謠言一、快充會(huì)不會(huì)影響電池壽命?
由于非快充電芯在快充時(shí),主要的瓶頸為鋰離子在負(fù)極的嵌入,普通化學(xué)體系在快充時(shí)在負(fù)極會(huì)出現(xiàn)副反應(yīng),影響電芯的循環(huán)。而快充電池由于其負(fù)極是專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的,解決了快充時(shí)負(fù)極上的副反應(yīng)問(wèn)題,當(dāng)然就不會(huì)影響循環(huán)壽命啦。
謠言二、多元復(fù)合鋰可以快充,LFP可以嗎?
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,小編特地咨詢(xún)了CATL的博士工程師。該工程師解釋?zhuān)?ldquo;電芯在快充時(shí),主要的技術(shù)難點(diǎn)為鋰離子在負(fù)極的嵌入。而正極只作為鋰離子源,所以只要負(fù)極可以承受快充的大電流充電,無(wú)論是三元、錳酸鋰、磷酸鐵鋰還是鈦酸鋰都是可以做快充正極材料的。”
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