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日志

未来汽车之王 锂电能否冠冕

已有 5035 次阅读2013-11-15 16:36 | 美国能源部, 克莱斯勒, 中国汽车, 纯电动汽车, 新能源汽车

  目前,新能源汽车技术主要包括三大领域:一是洁净燃油技术,包括LPG、CNG、煤变二甲醚、洁净柴油技术等;二是生物替代能源技术,包括从一些农作物中提炼甲醇、乙醇等,甚至用植物油为燃料;第三类是电动汽车技术,又包括纯电动(EV)、混合动力(HEV)及燃料电池技术(FCEV)等。争夺的核心是未来驱动汽车的新能源技术,谁掌握了汽车新能源技术,谁就有可能问鼎世界汽车冠军,而其中最关键的筹码就是车载电池。

  中国汽车技术研究中心的王成全程参与了863计划能源技术领域电动汽车重大科技专项工作,他介绍,新能源汽车最终的发展方向是纯电动汽车和燃料电池电动汽车,而目前最具市场前景的是混合动力电动汽车和可外接充电式混合动力电动汽车(PHEV),尤其是PHEV前景广阔,其最大的技术瓶颈恰恰是车载电池。

  对于车载电池的研发,各国都是竞相角力,以求先期突破。

  早在1991年,美国通用、福特和克莱斯勒就成立了“先进电池联合体”(USABC),共同研发新一代电动汽车所需要的高能电池,并得到美国能源部的巨额资助。

  在欧洲,“城市电动车”协会至今已有60多个城市参与,以镍镉电池为动力的电动汽车在欧洲各国行销已久。法国政府甚至与法国电力公司、标致-雪铁龙和雷诺汽车共同合资组建了电动汽车的电池公司——萨夫特公司,承担高能电池的研发、租赁与维修工作。

  日本从上世纪70年代开始开发纯电动车,大发、铃木、丰田、本田、日产等汽车企业广泛参与,而车载电池研发更由三菱重工、富士重工等军工企业充当主角。

  中国则在“十五”期间启动实施了电动汽车重大专项,并确立了“三纵三横”(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种整车技术为“三纵”,多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为“三横”)的研发布局,200多家企业、2000多名科研人员参与其中,累计获得796项国内外专利。一汽、东风、长安、奇瑞等企业都试制出了样车,有的投入了试运营,北京清能华通、北京科凌、天津清源、万向集团等非汽车企业也积极参与。在电池研发方面,研制出了轿车用净输出30至60千瓦、客车用净输出60至150千瓦的燃料电池发动机;大功率镍氢、锂离子动力电池功率密度等性能指标接近国际先进水平……

  目前,车载蓄电池有很多种,包括铅酸、镍镉、镍氢、镍锌、钠-硫、钠-氯化镍、锂聚合物、锌-空气、锂离子、磷酸铁锂电池等,其中最主要的以铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池为主。

  铅酸电池目前最为成熟,虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低,但较高的性价比及高倍率放电,成为目前惟一能大批量生成的电动汽车用电池。但是,只要想像一下用叉车、吊车将成吨的电池组装上电动公交车的艰难情景(因充电慢,分多组轮流使用),就可预见其黯淡的未来。

  镍氢电池和镍镉电池虽然性能好于铅酸电池,但是其性价比不高,含重金属,用完遗弃后对环境会造成严重污染,所以基本被淘汰出局。

  锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围广等优点,已逐渐取代酸铅和镍氢电池,成为目前世界上绝大多数汽车企业的首选和主攻方向,全球已有20余家企业进行车载锂离子电池研发,如富士重工、三洋电机、NEC、东芝、美国江森自控公司等。我国在锂离子电池方面的研究水平,有多项指标超过了USABC提出的2010年长期指标所规定的目标。

  目前,大容量锂离子电池的瓶颈是充电、放电慢,但有报道称这种瓶颈将很快被突破,有研究人员根据美国麻省理工学院一位叫Kisuk Kang的学生创造的计算机模型,合成了一种类似锂镍锰的原料,能让锂离子流动速度变得非常快。在混合动力车上运用这种技术,能达到一加仑燃料行驶100英里的效果。

  无论是纯电动汽车还是燃料电池汽车,目前都还面临诸多挑战,但这是未来最重要的两个发展方向,谁真正突破了就将在未来占尽先机

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