中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：今年以來，新能源汽車技術(shù)的崛起在全球范圍掀起了一波又一波淘金熱，而鋰電池更是熱得發(fā)燙。
得益于電動(dòng)汽車等市場的發(fā)展，全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)繼續(xù)快速發(fā)展。業(yè)內(nèi)研究預(yù)測，2015年全球鋰離子電池市場規(guī)模將達(dá)到13287.43萬kWh，是2011年的近5倍，其中交通工具電動(dòng)化市場的年均增長率要超過100%。2015年，全球鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到523.2億美元。
就中國市場而言，2014年，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)將保持2013年勢(shì)頭繼續(xù)穩(wěn)步增長，有望迎來加速增長，全年產(chǎn)量或?qū)⑼黄?4億只；到2015年整個(gè)中國鋰離子電池的市場規(guī)模將突破1000億元，達(dá)到1251.5億元。
第一電動(dòng)網(wǎng)匯總2014年第一季度國內(nèi)外電動(dòng)汽車電池技術(shù)研發(fā)成果，以資參考。
電動(dòng)汽車專用電池
3月
樂凱成功研發(fā)電動(dòng)汽車高性能鋰離子電池隔膜
樂凱集團(tuán)3月14日宣布，集團(tuán)成功研發(fā)了面向電動(dòng)汽車領(lǐng)域的高性能鋰離子電池隔膜，填補(bǔ)了中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新材料和新能源材料領(lǐng)域的空白。該產(chǎn)品專有技術(shù)已申請(qǐng)國家專利3件，其中2件已獲得授權(quán)。
該產(chǎn)品的研制成功將改變目前高性能鋰電池隔膜依賴進(jìn)口的局面，打破國外公司對(duì)該類產(chǎn)品和技術(shù)的壟斷，全面實(shí)現(xiàn)進(jìn)口產(chǎn)品的替代，有力提升了中國高性能電池的國際競爭力；同時(shí)形成一系列具有市場競爭力的高分子材料技術(shù)，對(duì)發(fā)展中國高分子新材料產(chǎn)業(yè)具有積極作用。
江森自控?cái)y手弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)開發(fā)汽車電池技術(shù)
江森自控宣布，該公司同弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)(Fraunhofer Gesellschaft)簽署了一項(xiàng)合作協(xié)議，共同開發(fā)用于汽車電池的下一代節(jié)能冷卻系統(tǒng)。
雙方的合作將首先專注于48伏微混電池技術(shù)，之前江森自控已經(jīng)展示了其微混電池技術(shù)，并有將燃油消耗量降低15%的潛力，從而幫助各車企滿足不斷嚴(yán)格的法規(guī)，而消費(fèi)者的油耗成本也將得到降低。
江森自控表示，該公司同弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)在汽車電池冷卻系統(tǒng)方面開發(fā)的技術(shù)將首先在歐洲采用，隨后將快速地推廣至美國，到2020年將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在全球范圍推廣。
德國普瑞公司推出全新電池管理系統(tǒng)
日前，德國普瑞公司(Preh)宣布推出其最新電池管理系統(tǒng)，該全新電池管理系統(tǒng)主要針對(duì)純電動(dòng)寶馬i3車型。該電池管理系統(tǒng)由電子控制元件電池管理單元和電池監(jiān)控傳感器單元組成，其所有組成單元均由德國普瑞汽車零部件供應(yīng)商提供。
此次，普瑞公司(Preh)推出的全新電池管理系統(tǒng)可以為高壓電池系統(tǒng)提供平穩(wěn)的充電電壓。由于在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的汽車上，高壓電池系統(tǒng)的能量消耗是無時(shí)無刻的，即便是在車輛剎車能量回收階段高壓電池系統(tǒng)始終保持工作狀態(tài)，因此能夠保證充放電電壓的平穩(wěn)可以有效地提高車輛電池的性能。此外，不同敏捷制造公差等級(jí)的電池組具有不同的對(duì)應(yīng)充電電壓。正是由于這個(gè)原因，普瑞公司(Preh)此次推出的全新電池管理系統(tǒng)的電池監(jiān)控傳感器單元(CSSU)將時(shí)刻監(jiān)測每個(gè)電池組的電壓溫度變化。之后。測得的數(shù)據(jù)將由電池管理單元(BMU)進(jìn)行處理以確定各自相應(yīng)的充電電壓以確保電池達(dá)到最佳性能,此過程也稱為平衡過程。
日產(chǎn)開發(fā)新能源汽車技術(shù) 可觀察鋰電池電子運(yùn)動(dòng)
日產(chǎn)汽車公司及其全資子公司--日產(chǎn)分析與研究中心近日宣布，已率先研發(fā)出全球首項(xiàng)電池分析技術(shù)。通過該技術(shù)，日產(chǎn)研發(fā)人員可對(duì)鋰離子電池的陰極材料在充電放電過程中的電子活動(dòng)進(jìn)行直接觀察，從而進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)電池材料，以期研發(fā)出容量更高、壽命更長的電池，提高零排放電動(dòng)車的續(xù)航能力，加強(qiáng)電動(dòng)車的耐用性。
此次開發(fā)的分析方法，同時(shí)運(yùn)用了使用“L吸收端”的“X射線吸收分光法”和使用超級(jí)計(jì)算機(jī)“地球模擬器”的“第一原理計(jì)算法”。盡管以前也有人采用X射線吸收分光法實(shí)施過鋰離子電池分析，但使用“K吸收端”為主流。配置在距離原子核最近的K殼層的電子被束縛在原子內(nèi)，因此電子并沒有直接參與充放電。
此次的分析方法因采用了利用L吸收端的X吸收分光法，可以直接觀察參與電池反應(yīng)的電子流動(dòng)。并且，通過與使用地球模擬器的第一原理計(jì)算法相結(jié)合，以高精度獲得了以前只能間接推斷的電子移動(dòng)量。此次的成果是由日產(chǎn)ARC與東京大學(xué)、京都大學(xué)、大阪府立大學(xué)共同開發(fā)的。
美國科學(xué)家生活垃圾提取氫 可驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車
近期，美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校(University of California at Irvine)的科學(xué)家Jack Brouwer則利用家庭用品廢棄物或食物殘?jiān)刑崛?，將其用于?qū)動(dòng)氫燃料電池汽車。
大部分工業(yè)設(shè)施中生產(chǎn)氫氣的原理都是將天然氣CH4分解，形成碳原子與氫氣。
但制氫的方法不止這一種，Brouwer教授與其團(tuán)隊(duì)則開發(fā)出另一種方法。在加州大學(xué)歐文分校的燃料電池研究中心里，研究者利用南加州地區(qū)人們的生活垃圾或下水道污泥、污水等物質(zhì)中提取氫。
首先，污泥被分解成水和生物固體。污泥中含有的廢水則被過濾、提取進(jìn)行再利用。生物固體進(jìn)入真空槽，被其中存在的細(xì)菌微生物分解。在這一過程后，將會(huì)產(chǎn)生一種氣體，由60%的甲烷和40%的二氧化碳組成。
大部分真空槽中的甲烷氣體都用于電力生產(chǎn)，另一小部分則進(jìn)入研究團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的燃料電池轉(zhuǎn)換設(shè)備中，甲烷在其中經(jīng)過處理后將能產(chǎn)生電、熱和氫氣。其中，氫氣被輸送進(jìn)入幾百英尺外的公共加氫站，供燃料電池車加注。
新型鋰空氣電池美國問世 能量密度超300Wh/kg
美國研究人員日前在達(dá)拉斯舉行的美國化學(xué)學(xué)會(huì)第247屆全國大會(huì)暨展覽會(huì)上展示了他們的成果。研究人員正在研究的重要組件是電池的電解液，它能實(shí)現(xiàn)電極之間的導(dǎo)電。現(xiàn)在共有4種電解液設(shè)計(jì)，其中一種用到了水。這種“含水”設(shè)計(jì)相比其他設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，它能防止鋰與空氣中的氣體發(fā)生相互作用，并使空氣電極快速反應(yīng)。而劣勢(shì)在于，水與鋰直接接觸會(huì)對(duì)鋰造成損壞。
據(jù)了解，這一系統(tǒng)的實(shí)際能量密度超過了300Wh/kg，而商業(yè)鋰離子電池只有150Wh/kg左右。
2月
日本回收電動(dòng)車電池 開發(fā)大型蓄電池
日前，日本住友商事回收利用電動(dòng)車廢舊鋰電池，開發(fā)出大型蓄電池系統(tǒng)。該系統(tǒng)容量為400千瓦時(shí)，可提供50個(gè)家庭1天的用電量。據(jù)悉，這一系統(tǒng)將主要作為太陽能發(fā)電的輔助系統(tǒng)，減少天氣對(duì)發(fā)電量的影響。這一蓄電池系統(tǒng)預(yù)計(jì)在3年后投入市場。
這一系統(tǒng)利用了從16臺(tái)行駛約10萬公里的日產(chǎn)汽車EV”聆風(fēng)”(Leaf)回收的鋰電池。2014年2月起，研究人員將在大阪市此花區(qū)的人造陸地進(jìn)行試驗(yàn)，利用蓄電池系統(tǒng)輔助大規(guī)模太陽能發(fā)電站并穩(wěn)定發(fā)電量。
1月
山西開發(fā)離子液體電解質(zhì)甲烷燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)
近日，記者從太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院獲悉，該?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在新能源汽車燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域獲得重大突破。業(yè)內(nèi)人士稱，這將對(duì)中國乃至世界汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院王遠(yuǎn)洋教授和他的科研團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的離子液體電解質(zhì)甲烷燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)能夠直接使用甲烷燃料。王遠(yuǎn)洋教授表示由于本項(xiàng)目成果屬于創(chuàng)新技術(shù)，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，目前只能權(quán)且采用《QC/T691車用天然氣單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》現(xiàn)行通用標(biāo)準(zhǔn)，”我們將會(huì)積極尋求途徑參與標(biāo)準(zhǔn)制定，從而確立我們?cè)谶@一領(lǐng)域的先創(chuàng)性地位”。
江西科研人員研發(fā)聚酰亞胺納米纖維電池隔膜
由江西師范大學(xué)首席教授、江西先材納米纖維科技有限公司副董事長候豪情博士率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過數(shù)年研究，研發(fā)出聚酰亞胺(PI)納米纖維電池隔膜。這項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技材料，可大幅提高汽車動(dòng)力電池或電池組性能。
在保持電池容量不變的前提下，該技術(shù)產(chǎn)品將充放電電流提高4倍，電池循環(huán)壽命提高7倍以上。此外，這種新型隔膜能耐530℃的高溫，這使得汽車激烈碰撞導(dǎo)致電池隔膜穿孔時(shí)，也不會(huì)使溫度失控引起電池爆炸起火。
目前，該公司的PI納米纖維電池隔膜技術(shù)已完成實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。預(yù)計(jì)今年將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能700萬平方米，到2015年，產(chǎn)能將達(dá)到4000萬平方米。而如果按照50%為新能源汽車的保有量計(jì)算，僅中國汽車市場電池隔膜的年需求量便達(dá)55億平方米。
美國開發(fā)糖類燃料電池 容量密度超鋰電池10倍
美國弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)宣布，開發(fā)出了使用多糖類的燃料電池。這種電池的容量密度比鋰離子充電電池高10倍以上，該大學(xué)表示，”3年以內(nèi)就能達(dá)到在手機(jī)及平板電腦等產(chǎn)品上使用的水平”。該電池是弗吉尼亞理工大學(xué)副教授張以恒等人開發(fā)的。
此次開發(fā)的電池利用由淀粉部分水解獲得的麥芽糊精(Maltodextrin)等多糖類以及空氣中的氧氣來生成電力和水。使用人工合成的13種酶而非鉑(Pt)作為催化劑，通過對(duì)糖做氧化處理來提取電子。
容量密度高據(jù)稱是因?yàn)檫@些酶提取電子的效率非常高。具體來說，構(gòu)成麥芽糊精的葡萄糖每個(gè)可提取24個(gè)電子。
目前，這種電池的輸出功率密度為0.8mW/cm2，電流密度為6mA/cm2。使用濃度為15%的麥芽糊精時(shí)的容量密度為596Ah/kg，能量密度為298Wh/kg。據(jù)介紹，這些數(shù)值”要比鋰充電電池的42Ah/kg、150Wh/kg高得多”。不過，這種電池的輸出電壓比鋰充電電池的3.6V要低，為0.5V。
此次電池雖然容量密度及能量密度高，但由于酶的作用速度較慢，因此沒有爆炸及起火的危險(xiǎn)，這一點(diǎn)與使用氫氣及甲醇的普通燃料電池不同。
美國研究人員開發(fā)混合電極延長鋰硫電池循環(huán)壽命
美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)近日刊文稱，可以通過一種由石墨和鋰構(gòu)成的混合電極，使鋰硫電池的基礎(chǔ)循環(huán)壽命達(dá)到400次，進(jìn)而提高電動(dòng)汽車的行駛里程。
雖然400次的循環(huán)壽命并不出眾，但和普通鋰電池相比，鋰硫電池的能量密度高2-3倍，而限制這種電池發(fā)展的最大問題就是電池反應(yīng)過程中，硫化物流出縮短了電池的循環(huán)壽命。
這種混合電極能夠?qū)嚵螂姵氐难h(huán)壽命提高4倍。用普通電極做測試，鋰硫電池的循環(huán)壽命僅有100次，而利用混合電極，循環(huán)壽命提高到了400次。劉軍說，雖然硫化物仍會(huì)流出，但并未對(duì)電池壽命造成影響，在實(shí)驗(yàn)中，鋰硫電池的能量密度也只衰減了11%。
中國是鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)大國，約占全球25%的市場份額，具有較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且形成了一批具有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力的企業(yè)。但實(shí)際上，國內(nèi)的鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)與國際先進(jìn)水平仍有差距。很多核心技術(shù)和材料，例如隔膜、電解液用高純度六氟磷酸鋰等，尚未形成產(chǎn)業(yè)化能力，在某些重要性能指標(biāo)例如能量密度、壽命、安全等方面仍然落后于國際先進(jìn)水平。而鋰電池的技術(shù)水平提升很大程度決定了新能源汽車的推廣前景，動(dòng)力電池的研發(fā)人員，可謂重任在肩。
