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电动汽车电池衰减怎么办_电动汽车电池突破

tamoadmin 2024-06-10 人已围观

简介1.电车电池哪个牌子最好2.新能源汽车再突破,氢能源汽车即将上路3.三星固态电池技术取得重大突破!解决三大行业难题,离量产不远了4.广汽黑科技:电动车续航破1000公里 燃料电池车 引擎热效率超丰田5.为什么新能源汽车的续航里程很难突破1000km?6.电动汽车充电时间要多久电动汽车的未来:充电十五分钟,能跑1300公里告别续航里程和充电焦虑。保时捷的电池技术工程师预测,从中期来看,电池技术将得到

1.电车电池哪个牌子最好

2.新能源汽车再突破,氢能源汽车即将上路

3.三星固态电池技术取得重大突破!解决三大行业难题,离量产不远了

4.广汽黑科技:电动车续航破1000公里 燃料电池车 引擎热效率超丰田

5.为什么新能源汽车的续航里程很难突破1000km?

6.电动汽车充电时间要多久

电动汽车电池衰减怎么办_电动汽车电池突破

电动汽车的未来:充电十五分钟,能跑1300公里

告别续航里程和充电焦虑。

保时捷的电池技术工程师预测,从中期来看,电池技术将得到改进,在不久的将来,充电时间不到15分钟的800英里(1300公里)电动汽车可能成为现实。

正如最初发表在《保时捷工程杂志》的那样,保时捷工程公司的专家们谈到了当前和下一代电池技术,以及像Taycan(|配置|询价)和Macan车型这样的电动汽车在未来几代的发展方向。

保时捷工程师解释了为什么锂电池是目前电池技术的黄金标准,以及它的缺陷,特别是从安全的角度来看。一个有趣的观察是阳极优化,特别是使用硅而不是石墨,这是目前的标准。明斯特大学MEET电池研究中心的商业和技术总监Falko Schappacher博士表示,硅阳极可以将电池容量提高10倍,充电时间不到15分钟。

问题是,当硅吸收锂时,它会膨胀300%,这可能会损坏电极,缩短电池寿命。

但最大的突破将来自固态电池。通过使用固体电解质基质代替放置在分离器中的液体电解质,这些电池不仅更轻,而且更紧凑。缺乏液体会使它们更稳定,减少火灾危险。保时捷工程公司电池专业工程师Stefanie Edelberg博士解释说:“固体电池的计划是,经典的分离器将完全被一层薄薄的固体电解质所取代。”“然后固体电解质既是电解质又是分离器。”

据报道,这项技术可以将能量密度提高50%,并大大缩短充电时间。根据Schappacher的说法,锂基固态电池(SSB)被视为“锂离子电池的重要替代品”。

虽然许多品牌都在研究固态电池,宝马也希望在今年晚些时候测试原型车,但关于固态电池何时可能成为现实,目前还没有明确的答案。然而,保时捷仍然认为电池技术很快就会得到迅速改进。

赫尔姆霍兹研究所(HIU)主任、卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)储能系统研究部门负责人Maximilian Fichtner教授说:“从中期来看,我们可以期待新的阳极化学和电池致密包装的结合,使汽车续航里程达到1300公里(800英里)”。

Schappacher不愿给出确切的数字,但他预计,射程有可能增加30-50%。和其他人一样,他也预计快速充电速度将会提高。

Cellforce集团的首席运营官Markus Graf表示:“在今天的Taycan车型中,从5%到80%的充电时间可以达到22.5分钟。以硅作为负极材料,在中期可以达到小于15分钟的值,在长期内可以显著降低。”

这将需要新的充电器,然而,具有主动冷却功能的充电器能够在充电站和汽车之间可靠地传导电力,特别是在充电速率超过500千瓦的情况下。这可能会发生在液冷充电电缆上,特斯拉已经表示将在其增压器网络上使用这项技术。

电动汽车并非没有缺陷,但别忘了,电池技术还处于相对起步阶段,一些重大突破可能会在很大程度上改变公众的看法。

电车电池哪个牌子最好

纯电动汽车迎来新突破

纯电动不会退出,2025年迎来性价比突破

当下,各国政府纷纷制定燃油车退出时间表,各大企业规划了发展新能源车辆的战略目标,在全球石化资源日益枯竭,温室效应不断加剧的状况下,新能源代替传统能源的趋势不可阻挡!新能源汽车已成为目前降低碳排放量,缓解气候加速变化的重头戏!

那么,在各大车企纷纷规划电气化目标的同时,未来新车型、新平台采用什么样的技术线路成为关键!国家政策决定了企业对未来技术主流线路的选择。各国新能源汽车的发展从2006年以前第一阶段的摇摆不定,重心放在氢燃料电池上,到2007-2011年第二阶段的锂电池为主,混合动力汽车先行,如今第三阶段,新能源汽车呈现出纯电动为主,混合动力和燃料电池线路齐头并进之势。

纯电动不会退出,2025年迎来性价比突破

在2019年电动汽车百人会上,电动汽车百人会副理事长欧阳明高就三种技术线路做出了详细的分析与展望。

纯电动汽车方面,电池的能量密度不断提升,高镍化的应用也让电池的热稳定性不断变差,为了安全考虑,改善电池本身的安全性要从发展新型固态电池出发。固态电池预计将在2025-2030年实现大规模的商业化。

除了电池,靠增大电池装载量来增加续驶里程不是电动汽车的根本出路,主流技术路线是提高电动汽车能效和充电便利性,电动汽车才会得到更多人的认可。充电的便利性取决于充电体系的建立和快充技术的突破。欧阳明高认为,在2025年左右,纯电动车的性价比会有更高的突破。基于全生命周期的成本,计算燃油汽车的价格和全生命周期的费用,燃油车和电动汽车将会持平,另外最严格的排放法规即将实施,燃油机的成本将会上升,拐点即将到来。我们认为在2025年左右,纯电动汽车性价比会实现大的突破。

特斯拉进入中国,对中国市场是一个巨大的冲击和挑战,但市场的开放和技术竞争带来的是市场优化,纯电动汽车不是退出和收缩,而是抓住机遇,直面挑战。

中国混动技术:特色和优势仍是纯电驱动!

混合动力技术线路较为复杂,在国际上,日本属于混合动力技术较为成熟的国家。不过,日本的混合动力属于不可充电式,丰田、本田、日产引领了国际常规混合动力潮流。

另外一种,在中国推广比较广泛的属于插电式混合动力,插电式混合动力分为两个阶段,在电量维持阶段是常规混合动力,在刚充完电之后,率先使用的这一段是纯电型插电式。

欧阳明高表示,纯电插电混合动力在城区短途用电,高速、长途用油,根据中国的乘用车出行特征,可以省油80%以上,这是中国优势的技术路线,这是我国政府规定50公里以上的纯电续驶里程政策带来的一个红利。如果将纯电型的插电混合动力按功能和结构分开分析,其实有九类混合动力,纯电型混合动力既可以串联、并联,也可以混联。根据中国对的增程式定义,实际上是串联的纯电型插电混合动力,是纯电插电混合动力中的一类。他表示,中国可能主要是并联和串联两种,混联不会成为主流。

未来,主流车企如果想做混合动力技术线路的汽车应该如何实施呢?欧阳明高表示,一是从燃油车升级转换后的节能汽车路线,常规混合动力到插电式混合动力。另外一个是从纯电动汽车转换的混合动力路线,纯电动到增程式和纯电型插电混合动力。

他认为,中国特色的混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。当然纯电驱动包括纯电动,但不等于纯电动。

燃料电池5-10年内比肩当前锂电池国际地位水平

燃料电池能够再次的让人们重新重视,主要是因为大力发展纯电动汽车带来的动力电池回收难题。从长远发展来看,燃料电池主要还是因为效益高而被看好。

目前,中国的氢燃料电池商用车发展已经开始商业化,但在乘用车上的发展还面临着技术瓶颈和发展成本等问题。氢燃料和纯电动目前推广力度的一个平衡点在于成本。在燃料电池发动机层面,主要主要的问题是膜电机和空压机;在氢能技术方面,当前的储氢技术能量密度仍不高;液化仍需进一步地降低能耗等。尤其在北方市场的SUV领域,燃料电池汽车具备不错的竞争力。

根据中国和全球氢能燃料电池技术的发展进程,欧阳明高认为,氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车,产业化进程大约晚十年左右。在2020年,燃料电池混合动力将会成熟,商用车市场,预计在五千到一万辆,标志性的车型是燃料电池车。2025年,燃料电池技术将会成熟,推广累计将会达到五到十万辆,标志性的车型是燃料电池的大型SUV。2030年,新一代氢能技术突破,制氢、储氢、运氢全方面突破,燃料电池技术在交通和能源领域推广达到100万辆,标志性车型是燃料电池的长途货运卡车,将会达到一千公里的长途货运能力,一百万公里的可靠性和耐久性。

预计今后5-10年,燃料电池将达到目前中国锂离子电池在国际上地位差不多的水平。

新能源汽车再突破,氢能源汽车即将上路

电车电池哪个牌子最好

据我了解 在我国市场上,电车电池品牌中,以下几个品牌口碑较好:

1. 特斯拉(Tesla):拥有较高的续航里程和安全性。

2. 宁德时代(CATL):产品质量稳定。

3. 比亚迪(BYD):具有高安全性。

4. 松下(Panasonic):电池技术成熟。

5. lg化学(LG Chem):与国际知名品牌合作较多。

6. 三星SDI(Samsung SDI):应用于多种电动汽车。

7. 索尼(Sony):电池技术实力优秀。

8. 尼康(Nikon):市场表现逐渐上升。

9. 霍尼韦尔(Honeywell):有所建树。

10. 浙江华立(ZHEJIANG HUALI):产品性能稳定。

三星固态电池技术取得重大突破!解决三大行业难题,离量产不远了

近年来,在国内但凡提到新能源,每个人脑海里都会想到电能。的确,现在市面上的新能源车型,都离不开一个“电”字,无非就是电池材料不同,续航不同,但这也恰恰是电动汽车最大的短板,充电速度慢,续航焦虑,包括冬季续航打折非常严重,都是目前无法解决的技术问题。氢燃料电池的本质就是电动汽车,因为它的动力来源不是发动机,而是电动机,主要的结构就是电动机、动力电池、燃料电池和氢气罐。

但其实目前很多国家已经出现另一种新能源汽车,那就是氢能源。从某种意义上来说,

氢能源安全吗?

谈到氢能源,很多人都会想到安全性,氢排列在元素周期表第一位,是极其不稳定的元素,脾气非常暴躁。但氢能源真的用不了吗?清华大学教授毛宗强曾在《制氢工艺与技术》一书中强调:“氢是安全的能源。”并且在氢能源储存环节,现代汽车产品和数字规划副总裁Mike O’Brien曾说:“我认为燃料储存罐可以持续到压力超过82.7 MPa”,极高的承受力能保证氢能源使用过程中的安全性。

氢能源是如何转化为动力的?

氢能源转化为动力的过程其实就是把氢输入燃料电池中,氢原子的电子被质子交换阻隔,通过外电路从负极传导至正极,成为电能驱动电动机,质子却可通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出,并且,其排出的水是可以直接饮用的,其环保性不比电能差。氢能源可以通过水进行分解,不过水资源也是有限的,因为氢能源的分解需要淡水,海水需要过滤成淡水后才能使用,而这样,却增加了使用成本,但相对于电能,氢能源的优势更为明显,加速更快,续航更长等,目前的氢能源汽车最长的续航里程能够达到1000公里以上。同时氢气在燃烧过程中发热量比汽油更高,也就是氢能源能耗更低,而动力却更强。

国内在做氢能源的车企有哪些?

目前国内已知在做氢能源的车企有:丰田、北汽、宇通、上汽、福田汽车等,其中“排头兵”非上汽集团莫属。早在2001年,上汽就启动了“凤凰一号”燃料电池汽车项目,同时在14年至20年,上汽集团累计推出荣威750、950燃料电池轿车、上汽大通MAXUS EUNIQ 7等多款氢能源车型。其中EUNIQ 7也是全球首款氢能源MPV。

氢能源汽车性能如何?

我们就来说一说上汽大通MAXUS EUNIQ 7,定位是一款中型新能源MPV,车身尺寸为5225*1980*1938mm,,带来极大的乘坐空间,乘客头部和腿部空间有很大的冗余。在续航方面,底盘下方配备有3个储存氢能源的气罐,搭配130kW燃料电池以及70Mpa储氢系统,EUNIQ 7的NEDC续航能达到605公里,同时,仅需不到5分钟就能将储氢罐填满,加上我国的加氢站的数量是世界第一的,因此补能也非常方便,这样的补能体验可谓让纯电车“汗颜”。再看动力方面,其搭载最大功率为150kW的电机,但可别因为它使用氢能源而小瞧它,EUNIQ 7的时速可达160km/h,而即便整车高达2600kg,它依旧可以在10.9秒内完成零百加速,这样的动力体验已经足够家用使用了。

广汽黑科技:电动车续航破1000公里 燃料电池车 引擎热效率超丰田

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三星在全固态电池的量产之路上取得了突破性的进展!

日前,三星高等研究院与三星日本研究中心在《自然-能源》(Nature?Energy)杂志上发布了一篇名为《通过银碳负极实现高能量密度长续航全固态锂电池》的论文,展示了三星对于困扰全固态电池量产的锂枝晶与充放电效率问题的解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

据了解,这一解决方案将帮助三星的全固态电池实现900Wh/L(区别于Wh/kg的计量单位,因不同材料密度不同,二者不可换算)的能量密度,1000次以上的充放电循环以及99.8%的库伦效率(也可称为充放电效率)。我国目前较为先进的固态电池技术虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环,但在库伦效率方面目前还达不到接近100%的程度。

据论文介绍,三星通过引入银碳复合负极、不锈钢(SUS)集电器、辉石型硫化物电解质以及特殊材料涂层,对固态电池的负极、电解质与正极进行了处理,有效解决了锂枝晶生长、低库伦效率与界面副反应,这三大固态电池量产所面临的核心问题,推动固态电池技术离产业化更进一步。

关键技术的突破,意味着固态电池市场卡位赛的开启,包括松下、宁德时代、丰田、宝马在内的一众玩家磨刀霍霍。可以预见,未来五年,固态电池技术将会成为这些公司技术交锋、产业布局的关键所在。

而三星,则会因为率先实现了技术上的突破,在这场竞赛中拥有相当大的领先优势。

一、全球争夺固态电池新风口?三星率先取得技术突破

固态电池一度被视为最适合电动汽车的电池技术,但这究竟是一种什么样的技术呢?

单从字面上理解,全固态电池意味着将现有电池体系中的液态电解质,完全替换为固态电解质。但在电池产业的定义中,固态电池有着三大技术特征——固态电解质、兼容高能量的正负极以及轻量化的电池系统。

固态电解质很好理解,区别于传统锂电池中所使用的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯等液态电解质,固态电解质是一种新型的,作为电池正负极之间离子移动通道的材料,目前主要分为三类——聚合物材料、无机氧化物材料、无机硫化物材料。

与液态电解质对比,固态电解质具有高温下稳定、不易燃的理化特性,同时其机械结构也能抑制锂枝晶生长,避免其刺穿隔膜造成电池短路。

同时,常规液态电解质高压之下易氧化的特点对于固态电解质而言也不复存在,因此固态电池可采用能量密度更高、放电窗口更高、电势差更大的正负极解决方案。

而由于固态电池电芯内部不含液体,可以实现先串联后并联组装的方式,减轻了电池PACK的重量;固态电池性质稳定的特点,也可以省去动力电池内部的温控元件,进一步实现动力电池的减重。

上述三大特征所对应的,正是固态电池对比传统锂电池所具有的技术优势。简单来说,就是更高的能量密度、更大的放电倍率、更长的循环寿命以及更加轻量化的电池系统设计。

这些技术优势决定,固态电池将会是未来十年内最适合电动汽车的动力电池,以动力电池产业内部对固态电池量产进度的研判,到2025年之后,固态电池将逐渐成为动力电池领域的主流产品。

可以说,谁抢下了固态电池,谁就抢下了未来十年内,新能源产业发展的先机。

在这一思想的主导下,丰田、宝马、大众等国际一线车企,松下、三星、宁德时代等动力电池企业,甚至是戴森、NGK|NTK等跨界而来的巨头玩家,纷纷涌入固态电池领域,试图通过投资并购、技术合作、独立研发等手段,在固态电池尚未实现产业化之前完成卡位。

▲大众推出了搭载固态电池的奥迪PB18?e-tron

但当这些玩家真正下场布局的时候,固态电池的技术难度远超他们的想象。当下固态电池技术距离量产还需要解决诸多难点,有研究显示,锂枝晶的形成、界面阻抗导致的库伦效率低、固态电解质与正负极产生副反应等问题在固态电池的实验中尤为明显。

三星日前在《自然-能源》杂志上发表的论文,正式针对这些问题提出了解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

首先,三星通过银碳复合材料与不锈钢(SUS)集电器减少了负极锂离子过量不均匀沉积,并采用锂离子迁移数更高的硫化物固态电解质(一般液态电解质锂离子迁移数为0.5,硫化物固态电解质锂离子迁移数为1),减少了电解质中锂离子的沉积,在负极与电解质两个区域内减少了锂枝晶形成的可能性。

其次,三星对NCM正极层进行了LZO涂层的涂覆处理,使用0.5nm的LZO涂层将正极材料与硫化物固态电解质分隔开,并通过LZO涂层自身良好的电导率实现阻抗的减小,用以提升电池系统的库伦效率。

与此同时,LZO涂层与银碳复合材料层的存在也阻断了硫化物固态电解质与正负极产生副反应的可能,最大限度地保证了固态电池在工作过程中的正常表现与可循环性。

通过这套解决方案,三星的全固态电池实现了900Wh/L的能量密度、1000次以上的充放电循环以及99.8%的库伦效率。

而同样在研究固态电池的丰田、松下团队,目前的固态电池技术虽然能做到更高水平的循环次数,但其能量密度仅为700Wh/L,库伦效率也在90%左右。宁德时代的固态锂电池理论上能够做到1000Wh/L以上的能量密度,但在库伦效率方面,同样要弱三星一筹。

三星的这套解决方案有效地克服了固态电池产业化的技术难点,如果以卡位赛的思路来评价三星在众多对手中间的地位,那么三星在固态电池关键技术上的突破,无疑为其赢下了起跑阶段的优势。

二、三星解决锂枝晶生长问题的三大法门

三星在全固态电池研究过程中遇到的第一个难题就是锂枝晶问题,锂枝晶的形成对于所有的锂电池而言,都是不得不面对的问题。

其生成原理是锂离子在负极与电解液中的不均匀沉积,所形成的树杈状的锂离子结晶体,这些结晶体在放电倍率超过电池设计上限以及长期的充放电循环中均有可能出现。

而锂枝晶一旦出现,则意味着电池内部的锂离子出现了不可逆的减少,同时锂枝晶会不断吸附游离的锂离子实现生长,最终可能会刺破隔膜,导致电池正负极直接产生接触引发短路。

曾有观点认为,固态电解质的力学特性能够抑制锂枝晶的生长,阻止其对隔膜的破坏,但实际上,这样的设想并未实现。

有研究显示,通过固态电解质离子通道的锂离子抵达负极时的位置更不均匀,固态电解质与负极界面之间也存在间隙,因此容易造成锂离子的不规则沉积,从而形成锂枝晶。并且在这种情况下,导致锂枝晶出现的电压甚至低于传统的锂电池。

面对这一难题,三星提出了一种三合一的解决方案:

1、银碳复合材料层

三星在硫化物固态电解质与负极材料之间,添加了一层银碳复合材料层。

其充电过程中的工作原理,是在锂离子通过电解质抵达负极最终沉积的过程中,使锂离子与银碳材料层中间的银离子实现结合,降低锂离子的成核能(可简单理解为聚集在一起的能力),从而使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银碳复合层(红线部分)在电池结构中的示意图

而放电过程中,原本沉积在负极材料上的银-锂金属镀层中,锂离子完全消失,返回正极,银离子则会分布在负极材料与银碳复合材料层之间,等待下一次充电过程中锂离子的到来。

针对银碳复合材料层是否在锂离子沉积过程中产生了效果,三星团队进行了对照实验。

首先,该团队研究了无银碳复合材料层,负极直接与硫化物固态电解质接触的情况。

当充电率(SOC)50%,且充电速率为0.05C(0.34mAh/cm2)时,尽管锂离子在负极的沉积并不致密,但其沉积物较厚且形状随机,具备生成锂枝晶的可能性。

▲无银碳层时锂离子在负极的沉积情况

并且,在10次完整充放电循环之后,该电池容量与初始容量对比出现了大幅下滑,大约在经历了25次充放电循环之后,电池的容量已经下降至初始容量的20%左右。

▲无银碳层电池电量衰减情况

据三星研究团队分析,这种情况很可能是电池内部产生了锂枝晶,导致活动的锂离子数量大幅减少,从而减少了电池的放电容量。

而在存在银碳复合层的情况下,首次充电过程(0.1C,0.68mAh/cm2)中,锂离子通过银碳层后,在负极形成了致密且均匀的沉积物。

据三星研究团队推测,银碳层中的银在锂离子经过时,与锂离子进行结合,形成银锂合金,降低了锂离子的成核能,并在抵达负极的过程中形成了固溶体,使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银离子在多次循环后的分布情况

而在随后的放电过程中,电子显微镜下的图像显示,锂离子100%返回了正极材料,并未在负极材料中存在残留,这意味着本次充放电的过程中,锂离子几乎没有发生损失,也没有存留沉积,避免锂枝晶的形成。

2、SUS集电器负极

银碳复合材料层很大程度上解决了锂离子不均匀沉积的问题,但为了尽可能减少锂枝晶的形成,还需要对电池中“过量”的锂进行削减。

提出这一说法的原因,是因为三星发现被盛传适合作为高能量密度(3,860?mAh?g?1)负极材料的金属锂,在固态电池中并不适用。

过量的锂在高电压的作用下很可能会自发聚集,形成锂枝晶。

因此,三星在其全固态电池解决方案中使用了不含锂的不锈钢(SUS)集电器作为负极,作为锂离子的沉积载体和电池的结构体而言,SUS材料的机械强度十分可靠。

并且由于负极材料不含锂,也能够抑制锂枝晶的形成。

3、辉石型硫化物固态电解质

锂枝晶形成的另一处位置是电解质,由于传统电解质锂离子迁移数通常为0.5,过量放电造成的大量锂离子迁移会使锂离子沉积在离子通道内,在长期的循环中有可能形成锂枝晶。

而三星在全固态电池解决方案中使用的电解质是锂离子迁移数为1的辉石型硫化物固态电解质,其锂离子迁移数较一般电解质更大,不容易使锂离子沉积其中,因此也能够抑制锂枝晶的形成。

通过上述三种方法,三星的全固态电池解决方案有效避免了锂枝晶的形成,在其数千次的循环试验中,采用这一方案的固态电池没有形成锂枝晶。

三、特殊涂料解决阻抗问题?充放电效率高达99.8%

针对全固态电池研发的另外两个难点——界面阻抗高引起的库伦效率问题、固态电解质与正负极产生副反应的问题,三星也给出了解决方案。

在固态电池中,固态电极与固体电解质之间会形成固-固界面,与传统电池的固-液界面拥有良好的接触性不同,固体与固体之间的直接接触难以做到无缝。即是说,固-固界面的接触面积要比相同规格的固-液界面接触面积小。

根据接触面积影响离子电导率的原理,接触面积越小,界面之间的离子电导率就越低,阻抗也就越大。

而在相同电压下,阻抗越大,电流也就越小,电池的库伦效率就越低。

不仅如此,固态电解质在与活性正极材料接触的过程中,也会产生界面副反应。

根据加州大学圣地亚哥分校的研究成果,正极锂离子脱嵌过程中产生的氧将会与硫化物固态电解质中的锂产生强烈的静电作用,电解质与正极材料之间阳离子的互扩散会形成SEI膜(一种覆盖在电极表面的钝化层),并在反复的循环中出现增厚、阻碍离子运输的现象。

这一现象也会导致电池的库伦效率降低。

为应对上述两个问题,三星在正负电极方面均进行了处理。

在正极方面,三星通过对正极NCM材料涂覆一层5nm厚的LZO(Li2O–ZrO2)涂层,用来改善正极与电解质固-固界面的阻抗性能。

▲NCM正极材料外涂覆的LZO涂层

与此同时,涂覆的LZO涂层阻断了正极材料与硫化物固态电解质之间的副反应,这使得二者间不会出现SEI膜,库伦效率得到了提升,放电容量的衰减也同时被大幅减缓。

在负极方面,硫化物固态电解质通过银碳层与负极间接接触,界面阻抗同样得到了改善,银离子还能够帮助锂离子完成在负极的均匀沉积,阻抗进一步减小。

而三星使用SUS集电器作为负极材料的另一个原因也是因为SUS集电器与硫化物几乎不产生反应,也就是说负极与硫化物固态电解质的副反应的可能性也被断绝。

除此之外,三星所选用的辉石型硫化物固态电解质拥有与一般液态电解质相同的离子传导率(1-25ms/cm),因此,该电解质本身的导电能力就很强,对于提升库伦效率也有帮助。

在三星研究团队1000次的充放电循环中,该套电池解决方案的平均库伦效率大于99.8%。而在去年7月,我国中科院物理所发表的固态电池解决方案中,其电池的库伦效率大约为93.8%。

四、三星领先一步?其他玩家仍有五年窗口期

三星的全固态电池解决方案,在一定程度上解决了当下固态电池产业化的三大技术难点。关键技术被攻克,意味着固态电池离产业化更进一步,电动汽车能用上固态电池的日子,也变得更近了。

三星研究团队在论文中直言:“我们研发的全固态电池拥有900Wh/L以上的能量密度与1000次以上的充放电循环寿命,出色的性能使得这套解决方案成为固态电池领域的关键性突破,很可能助推全固态电池成为未来电动汽车高能量密度与高安全性电池的选择。”

但需要注意的是,当一家企业宣布完成前瞻性技术关键难点突破的同时,也意味着该企业的技术壁垒正在建立,其他企业的机会则相应缩小。尤其是在电池这类技术优势大过天的产业中,技术壁垒的突破难度不言而喻。

此前,日本锂电材料商日立化成完成碳基负极技术研发,对我国材料企业的封锁时长达到30年之久。

而三星、LG化学、SKI等企业更是早早布局电池上游的隔膜、电解液、电极等领域,培养了自己的供应商体系的同时,将大量专利收入手中,形成了对其他电池企业的封锁之势。

此次三星率先突破固态电池技术难点,势必也会对其他电池企业进行专利封锁,中日韩等动力电池企业突破固态电池难点的技术路径又少了一条。

这就是三星在固态电池卡位赛中,取得先发优势的结果。

但对于三星而言,先发优势并不意味着胜券在握。固态电池的量产对于三星来说,仍有许多难点。

首先,硫化物固态电解质对生产过程的要求极高,暴露在空气中容易发生氧化,遇水易产生?H2S?等有害气体,生产过程需隔绝水分和氧气。

其次,银碳层的规模化投产需要规模不小的贵金属银的采购,成本颇高。

对于近年来盈利状况不佳的三星电池业务而言,新建产线采购贵金属的成本与固态电池量产后的市场之间形成的投入产出比,值得衡量。

因此,在固态电池的风口还未到来之前(业内认为会在2025年小规模量产),其他动力电池企业仍然拥有一段市场与技术的窗口期,固态电池的第一把交椅目前仍然虚位以待。

在日本,松下已经与丰田结盟,在两年之前拿出了700Wh/L能量密度的固态电池解决方案。

国内宁德时代近日公布的专利则显示,其全固态锂金属电池的能量密度理论上能够超过1000Wh/L,中科院物理所也完成了能将固态电池库伦效率提升至93%以上的材料研发。

美国动力电池初创公司Solid?Power得到了现代、宝马、福特等车企的投资,宣布将在2026年量产能够用于电动汽车的固态电池。

可以预见的是,未来五年内,动力电池产业将围绕固态电池这一关键技术打响一场暗战。中、日、美、韩的动力电池企业均已入场布局,准备在固态电池风口到来之时,争抢该领域的龙头位置。

结语:固态电池难点被三星攻克

在此前的固态电池研发中,锂枝晶问题、库伦效率问题与界面副反应问题难倒了众多电池领域的研发团队。

但此次三星通过银碳复合材料与SUS集电器负极,有效解决了锂枝晶形成的问题,LZO涂层对正极的包覆也使得电池系统的库伦效率达到了99.8%。

可以认为,固态电池技术的关键难点已被三星攻克,固态电池产品距离量产又近了一步。

这一现象意味着在未来五年的时间里,布局固态电池领域的车企、动力电池供应商以及跨界玩家都将顺着这一思路进行研究,推动固态电池领域实现从研发到量产的突破。

综合入局玩家体量、资本助推以及电动汽车产业的需求三点来看,固态动力电池产业的风口或许很快就会到来。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

为什么新能源汽车的续航里程很难突破1000km?

7月28日,广汽举办了科技日活动,在科技日活动上广汽发布了多项新的产品“黑科技”,其中宣布攻克新一代动力电池电芯技术,搭载这种新型硅负极材料的电动车续航能超过1000公里令人瞩目。

同时,广汽还推出了第一辆氢燃料电池车Aion?LX?Fuel?Cell,续航约为650公里。因为广汽在科技日上连放黑科技,29日广汽集团的股票迎风大涨,至29日下午收盘时为10.22元,实现涨停。

以“感·创未来”为主题的2020广汽科技日以线上形式举行

从广汽此次科技日透露出的诸多信息看,新产品技术,新发动机,新平台是三大核心关键。

新平台架构

首先,广汽发布了全球平台模块化架构GPMA和纯电专属平台GEP。据称GPMA架构是广汽造车理念的全面升级,标志着广汽传祺进入了全新的平台化、模块化造车时代。面向全球主要汽车市场开发的平台化模块化架构,涵盖了轿车、SUV、MPV、PHEV、HEV等车型,动力系统包括传统燃油发动机,PHEV、HEV等混合动力。

而现如今纯电动车在各个汽车企业都非常重视的情况下,都发布了纯电动车自由平台架构,而不再仅仅依赖改造原有汽油车。所以,广汽此次推出的GEP纯电动车平台,包括了“N合一”超融合动总架构、超10层绕线hair-pin技术等,电机最大效率超过97%。同时,应用高能量密度电芯、高集成无模组架构、高精度BMS控制、高容量电池包结构,全力打造四维能量高续航电池系统以及低于百公里12度电的超低电耗。

新发动机技术

除了新的平台之外,此次广汽还正式发布了热效率达到42%以上的全新发动机,据称该发动机的热效率已经超过丰田TNGA架构下的41%热效率。

配合广汽自己研发的7速湿式双离合变速器,可以实现动力总成的自给自足。

新产品和新技术应用

而基础技术给出的产品解决整体方案才是本次广汽透露消息的重点。

广汽拿出了首款氢燃料电池乘用车——Aion?LX?Fuel?Cell,这是一款基于广汽GEP?2.0平台开发的氢燃料电池汽车,通过燃料电池系统和动力电池系统的组合,可输出超过150kW功率,永磁电机最大扭矩达350N·m,续航里程约为650公里。

此外,更重要的是广汽还宣布攻克了电池核心技术,应用了新型硅负极材料技术,使得方形硬壳电芯能量密度达到每公斤275瓦时,搭载该种电池的电动车续航里程可突破1000公里。并且广汽开发了一款超级快充电池,它可以做到8分钟充满80%电量,可以实现充电10分钟、续航200-300公里。

业内人士指出,量产电动汽车电池所用的石墨负极材料容量较低,电动汽车的续航里程要比内燃机汽车短。为了开发长续航里程电动汽车,人们日益关注储能能力比石墨大10倍的硅,并将其视为下一代负极材料。广汽攻克下一代动力电池电芯技术的信息引发市场对产业链的关注。

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电动汽车充电时间要多久

一是电动汽车的电池一旦报废,就需要重新购买,而这和买一台新车的价值基本相当;二是电池的续航里程并不足够,一旦在偏远地区或者高速上,很难及时找到充电桩进行续航;三是电池充电比较慢,不如燃油车加油如此快速,会耽误比较多的时间。根据绝大多数使用者的体验来说,大家其实并不在意过高的续航里程,因为对比燃油汽车的油箱来说,也不过是五十升到八十升所有的载油量,同样很难实现一千公里的续航,在跑到四百公里左右的时候,能预留出一百公里左右的距离来寻找充电桩,就已经是非常不错的体验了。如果硬性地把新能源汽车的续航里程提升到一千公里,且不说在行驶距离上,能有多少客户真心需要如此高的里程需求,只在市内行使的情况下,对于大部分上班族而言,这确实不是一个值得考虑的重要因素。如果是对于有独立充电桩或是靠近独立充电桩的驾驶者而言,续航里程的多少确实并不是在考虑的范围之内,而真正考虑这个问题的是不便于及时充电的驾驶者。另外当能实现高里程续航时,伴随着的续航虚标也是存在的,这样则无法根据准确的剩余里程来判断下一次充电的时间,如果无法解决这个问题,那么无论续航时一千公里还是五百公里,那么一旦错过充电时机,尤其是对于经常有出差行程的车友们来说,那将会是一件非常麻烦的事情。所以也希望我们的技术研发人员能更好地将此方面的技术攻关做好,不仅可以成为一个很好的卖点,更可以为广大车友省去不必要的麻烦,从而能使得自身企业的车辆获得更好的销售业绩。

电动汽车充电时间要多久

电动汽车充电220伏充一次,通常需要9小时即可充满;如果用专用的充电桩头,两个小时即可充满;

如果是专业充电站,只需15分钟到半个小时即可充满。

充电功率和车辆的电池容量,会直接影响到充电时间。电动汽车指使用电能作为动力源,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通安全法规各项要求的车辆,属于新能源汽车,包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)。

目前市场上得充电主要有慢充和快充两个选择。

一、使用慢充给电动汽车充电多长时间?

慢充就是我们一般使用普通家庭的220V电源给电动汽车充电,一般常见的最大功率为7千瓦,例如要给我们的一辆电池容量为100kWh(容量100度电)的电动汽车充电,以每小时最大7千瓦(每小时能充7度电)计算,那么将这组容量为100kWh的电池充满电的计算方式为:100kW÷7kW=14.28小时。

二、使用快充给电动汽车充电多长时间?

快充一般就是充电桩直流快充,充电功率相比交流慢充的充电速度就快几倍甚至几十倍,随着充电技术的不断突破,从以前的15kW、30kW、60kW、90kW发展到如今最大超过400kW,比我们想象得还要惊人!一般我们使用直流快充充电桩为车辆充电的时候,将电池电量从0充至80%一般普遍只需要15-60分钟即可,但是为了保护电池的安全,当电池电量到达80%以后,充电功率就会逐渐减小。

电动汽车快充充电的计算方式与慢充差不多,我们同样拿一辆电池容量为100kWh(容量100度电)的电动汽车充电为例,使用常见功率为60kW的充电桩为这台车充电,计算方式为:100kW÷60kW=1.66小时,按理说1.66小时就能为这辆电池容量为100度电的电动汽车充满电了,但是由于使用快速充电,电量到达80%后,充电功率会逐渐减小,估计充满100%的电量需要到1.8-2小时左右。

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