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動力電池材料磷酸鐵鋰,路在何方?

發布時間 | 2015-07-13 10:12 分類 | 行業要聞 點擊量 | 4668
磷酸鐵鋰
導讀:新能源汽車無疑是未來的發展方向,傳統內燃機車必將逐漸淡出歷史舞臺之時。歐美、日本的廠商潛心研究新技術,確認成熟后才大力推向市場。相較之下,中國企業顯得有些浮躁,盲目跟風行為比比皆是...

我國自主研發工藝的磷酸鐵鋰材料達到了較為成熟的產業化水平,磷酸鐵鋰在單體電池循環性能上就表現出比普通錳酸鋰更優越的性能。在單體磷酸鐵鋰電池上的成果,使我國有人認為我們在動力電池上具備趕超英、美、日等發達國家的水平。加上近幾年磷酸鐵鋰性能上確實也有了一些提高,基于磷酸鐵鋰的性能缺陷會終究解決的慣性思維,很多人把磷酸鐵鋰作為鋰離子動力電池最理想的正極材料,并當作業內的共識。然而,似乎社會對磷酸鐵鋰過早地寄予了厚望,磷酸鐵鋰動力電池未必是電動汽車動力的有效解決方案。


在我國磷酸鐵鋰熱潮興起的幾年里,日本、韓國卻悄悄地把錳酸鋰電池成功的應用到了電動汽車上,并且正逐步取代鎳氫電池,成為主流動力電池;在磷酸鐵鋰的誕生地美國,通用電動汽車Volt選擇了韓國LG錳系動力電池,磷酸鐵鋰的龍頭老大A123公司卻意外落選,隨后又傳出美國第二大汽車公司福特汽車也在考慮選擇LG的錳系電池,代表磷酸鐵鋰先進水平的A123公司和Valence公司的磷酸鐵鋰電池雙雙被排斥在美國主流汽車廠商電動車應用之外。在中國曾有人認為美國、中國動力電池走磷酸鐵鋰路線,日、韓走錳酸鋰路線,兩條路線似乎勝負難料,現在美國人做出了選擇,路線業已明朗,中國的磷酸鐵鋰路線還能走多久?


 

實際上,國內也有越來越多的人認識到磷酸鐵鋰的性能缺陷很難解決,主要集中在;磷酸鐵鋰產品一致性、低溫性能、高倍率放電性能上,還有能量密度、電池制作成本等問題。磷酸鐵鋰材料生產的一致性很難解決,目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決的好。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。電池生產制作要解決一致性也不容易(固然部分是因設備水平方面的原因),一致性問題使得磷酸鐵鋰電池配組后的實際循環壽命離它的理論循環2000次相差甚遠,國內普遍在600次左右的水平(有人說更低),能做到800-1000次循環的已經相當不錯了,這顯然達不到電動汽車電池8-10年使用壽命的要求。

 

低溫性能差是磷酸鐵鋰很難應用于電動汽車的另一原因,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)即使有超級電容作為輔助啟動電源,電動汽車也很難正常行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。

 

不單是磷酸鐵鋰材料自身的問題,目前中國企業機械化、自動化跟國外差別很大。很多工藝環節都是手工的。單個的電池還看不出工藝水平差別,上百個電池串聯在一塊,差別就非常明顯。電池的一致性是動力電池必須跨過的技術門檻,我們目前工藝水平做手機電池是可以的,但是在動力電池則短板非常明顯。

 

如果磷酸鐵鋰電池不能擔當起未來新能源汽車的發展重任,那么誰能唱主角呢?我們有很多的選擇。回過頭搞錳酸鋰是一個選擇,因為日本美國已經有了實踐的成果,我們借鑒一下可以少走彎路。燃料電池是目前很多專家推薦的方向,也有很多國際巨頭不斷在這個領域發力。還有些專家認為不應該把全部目光都聚焦在電池本身。新能源的概念一定要寬,有了寬的概念才有新的思路。也許不久的將來就能找到一種新的液體燃料,能夠代替甲醇和乙醇。再比如將無線供電技術用在汽車上。雖然現在遠距離應用還有一定問題,但是小功率的無線供電技術已經步入使用階段。未來,將無線供電技術與汽車結合未嘗不是一個可行的辦法。

 

新能源汽車無疑是未來的發展方向,傳統內燃機車必將逐漸淡出歷史舞臺之時。歐美、日本的廠商潛心研究技術,確認成熟后才大力推向市場相較之下,中國企業顯得有些浮躁,盲目跟風行為比比皆是。他山之石可以攻玉,希望我們的民族企業家們能靜下心來看看別人是如何做企業做技術的只有虛心學習,我們才有機會正真在新能源汽車這個巨大市場爭取自己的一席之地。

 

(粉體圈 作者:敬之



作者:粉體圈

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