艾新平:提升续航需研发更成熟的电池正极材料
时间:2019-11-06 14:23来源:网易汽车 作者:综合报道
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能量密度提升需更成熟的正极材料打辅助
熟悉电池产业的人都知道，电池能量密度是影响纯电动汽车续航的主要因素(另一个是电耗)，锂电池能量密度的提升离不开材料的突破。至少在未来几年中，车载动力电池正极材料会往高镍无钴和富锂锰基材料体系发展。
当前锂离子电池负极材料以石墨为主，石墨的理论克容量为372mAh/g，而三元正极材料镍钴锰约为200mAh/g(磷酸铁锂为160mAh/g)。
针对现有电解液体系下电池能量密度的提升空间，艾新平认为主要取决于正极材料。“当前锂电池的能量密度主要受限于正极的容量，负极石墨容量现在能做到360mAh/g，而正极即便是高镍也只有210mAh/g，只有负极的一半。”
与木桶理论一样，锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料。只有正极材料有所突破，能量密度才能更进一步提升，从而增加车辆整体续航。
“提升正极材料不是没有思路，只是目前还在探索成熟的材料体系，比如富锂锰基材料容量可达到300mAh/g，但其循环过程中电压衰减等难点还需要进一步克服，商业化应用还需时间”。
可以预见的是，富锂锰基材料具备工作电压高和克容量高特点，这种材料可以减少用钴量，其成本比三元材料低。
未来，随着高电压电解液技术的成熟，富锂锰基动力电池将成为高比能锂动力电池的主流产品。
当然，动力电池更长远的未来则属于固态电池。固态电池能够同时解决续航里程与电池安全的最优方法。
固态电池由于不需要液体的浸润，仅需要固态电解质将正负极片隔开，这这项技术最大的挑战也就在于。相比液态电解液，固态电解质电导率相对较低，内阻较大，倍率性能偏低，此外快充对固态电池挑战也巨大。
而固固界面问题也存在诸多问题亟待解决，艾新平表示，全固态电池的界面问题目前仍没有较好的解决办法，不同于液体电解液的面接触，固固界面属于点接触，电池充放电体积变化会导致接触点断开。
艾新平表示，“如果按照目前技术水平，离固态电池应用还非常远。”
电池安全仍任重道远
新能源汽车快速发展的同时，电池安全也成为公众最为关心的话题。据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示，从2019年5月起新能源共发生79起安全事故，涉及车辆96辆。
在已查明起火时原因的车辆中，41%的车辆处于行驶状态中，40%的车辆处于静止停放状态，19%车辆处于充电状态。
市场监管总局官方数据也显示，2019年上半年车企合计召回新能源汽车2.76万辆。
10月初，市场监管总局质量发展局发布《关于进一步规范新能源汽车事故报告的补充通知》，要求新能源汽车发生冒烟、起火事故的，应在事故发生后12小时内，向市场监管总局报告事故基本信息。若造成人员伤亡或重大社会影响的，应在6小时内上报。
动力电池热失控的原因主要为机械外力挤压碰撞、过充过放引发的内部短路及热量高散射不良引发的热失控。
艾新平表示，除去机械外力等外在因素外，电池的不安全行为主要由热失控引起，当电池过充或受高温时，电池内部温度会升高，温度升高到100度时，就会引发一系列的放热副反应，这些副反应放出来的热不能及时疏散，会进一步提升电池温度，放热反应越来越剧烈。最终发生热失控，发生起火或者爆炸。
“解决电池的安全问题，首先要避免短路、过充，其次要进行热保护，尽量避免发生热失控，如果热失控无法避免，应不要起火”。艾新平如是说。
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