中國儲能網(wǎng)訊：一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必將帶動一個產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。新能源汽車特別是純電動汽車的蓬勃興起，電動汽車、動力電池，以及與動力電池產(chǎn)業(yè)密切關(guān)聯(lián)的回收、梯次利用、后市場等市場，展現(xiàn)出蓬勃的生命力，同時這些領(lǐng)域的痛點和難點問題引起行業(yè)專家及企業(yè)界人士高度關(guān)注。
在此背景下，2017年11月15-17日，以“突破·決勝：高成本下的新機遇”為主題的“2017’第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”在北京召開，就新能源汽車及動力電池一年來的發(fā)展成就、存在問題、解決方案、發(fā)展機遇等進行深入探討，幫助解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題，推動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。17日上午，桑頓新能源研發(fā)部總經(jīng)理苗力孝博士應(yīng)邀出席會議并圍繞“電池低溫技術(shù)研究進展”做主題報告。
眾所周知，鋰離子電池市場需求廣泛，鋰離子電池本身的優(yōu)點，無論是日常使用的數(shù)碼產(chǎn)品，還是對于航天、航空、軍事領(lǐng)域來說都極具誘惑力。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，鋰電時代早已來臨。但伴隨著鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋰電技術(shù)研究不斷突破，鋰電池在應(yīng)用中產(chǎn)生的諸多問題也隨之而來，其中最突出的莫過于環(huán)境溫度對鋰電產(chǎn)品的制約。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，日常使用的3C電子產(chǎn)品工作溫度介于-20～60℃，家用汽車的動力電池低于-30℃則無法正常工作。目前，中國北方地區(qū)冬季溫度普遍低于0℃，在極寒地區(qū)甚至低于-30℃，而所有LFP電芯在-20℃以下均不能放電，只有部分廠商提供的三元材料電芯，放電工作溫度可低至-30℃。惡劣的環(huán)境極大縮短了電池的壽命。根據(jù)美國波士頓電池公司提供的資料，一塊容量為3500mAh的電池，如果在-10℃的環(huán)境中工作，那么經(jīng)過不到100次充放電循環(huán)，電量就將急劇衰減至500mAh，這對于電動車性能、續(xù)駛里程、動力特性、壽命、充電時間、安全性均產(chǎn)生著惡劣的影響，對鋰電產(chǎn)業(yè)乃至新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展無疑是阻礙，而對于各新能源汽車以及電池企業(yè)來說是一次挑戰(zhàn)。
桑頓新能源研發(fā)部苗力孝博士表示，鋰離子電池對于工作環(huán)境的溫度敏感，導(dǎo)致鋰電池在低溫情況下面產(chǎn)生諸多問題，甚至可能引發(fā)電池內(nèi)部短路造成電池起火爆炸的安全隱患。因此，解決鋰離子電池低溫問題對實現(xiàn)我國新能源電動汽車的健康發(fā)展至關(guān)重要。
行業(yè)內(nèi)諸多專家學(xué)者曾表示，當前，新一代信息通信、新能源、新材料等技術(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)加快融合，產(chǎn)業(yè)生態(tài)深刻變革，競爭格局全面重塑。工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合印發(fā)了《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》 為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展確定了“力爭經(jīng)過十年持續(xù)努力，邁入世界汽車強國行列”的總目標，新能源汽車產(chǎn)業(yè)成為了突破口，而新能源汽車產(chǎn)業(yè)電池是核心，電池技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于是充電技術(shù)的突破，環(huán)境溫度對鋰電池技術(shù)的桎梏目前已成技術(shù)短板，若不能攻克這個難題，勢必會影響到整個行業(yè)。電動汽車低溫特性改善迫在眉睫。那么，對于低溫問題能否得到改善甚至解決的問題，苗力孝博士給出了肯定的答案。
實現(xiàn)動力電池的全氣候工作以及低溫長壽命決定了鋰離子電池在動力領(lǐng)域的地位和未來，根據(jù)目前國內(nèi)外的研究，可從三個方面入手，材料修飾、電芯工藝、PACK系統(tǒng)設(shè)計三個方面整體的改善和提高，實現(xiàn)鋰離子電池的全氣候工作和低溫長循環(huán)壽命，保障新能源汽車在低溫和高溫條件下實現(xiàn)正常的續(xù)駛里程，降低能源消耗。
材料方面改善
苗力孝博士指出，材料一次顆粒的納米化，摻雜雜原子于包覆是改善電池低溫性能的關(guān)鍵。目前汽車動力電池常見的正極材料以三元材料和磷酸鐵鋰為主，可通過減小粒徑，采用納米技術(shù)使得材料的一次顆粒納米化，從而縮短鋰離子的遷移路徑；磷酸鐵鋰可以通過摻雜La、Mg，改變層間距增大鋰離子傳輸通道；在三元NCM表面包覆LBO-S快離子導(dǎo)體以減少SEI的形成，使得鋰離子的傳輸直接可以通過快離子導(dǎo)體進出材料本體。另外通過優(yōu)化電解液的組成以及優(yōu)化正、負極材料等方式也可以進一步改善電池的低溫性能。
電芯設(shè)計改善
在會上，苗力孝博士介紹了在國際頂級期刊《Nature》的一篇研究成果--全氣候電池，該項技術(shù)通過在電芯內(nèi)部放置加熱片，通過開關(guān)電路，控制內(nèi)加熱回路實現(xiàn)電池內(nèi)部自加熱。由于內(nèi)加熱的效率要遠遠高于外部加熱，并且能耗更低，所以比現(xiàn)有電池表現(xiàn)出來更好的低能性能。在續(xù)航能力、充電時間以及使用壽命實現(xiàn)大幅改善。全氣候電池較現(xiàn)有18650電池在零度下續(xù)航里程可提高110%，在零下30度實現(xiàn)15分鐘快速充電，充電速度是現(xiàn)有電池的11.4倍，并且電池的循環(huán)壽命較現(xiàn)有電池延長40倍。由此可見，通過電芯工藝方面的改善提高電池低溫性能仍有空間。
Pack設(shè)計改善
苗力孝博士指出，可以通過更加合理的PACK熱管理設(shè)計，目前普遍采用的貼附加熱膜和保溫材料對電池進行加熱保溫來實現(xiàn)低溫下電池正常工作，但在夏天高溫時又不利于電池的散熱。因此苗力孝博士表示，相比固體隔熱加熱裝置，利用惰性液體對電池進行熱管理，可更靈活的控制電池溫度，例如國內(nèi)外的典型產(chǎn)品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達（Volt）、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV等，都采用的是液冷系統(tǒng)。目前該方案對電池的熱管理效果較明顯，但工藝復(fù)雜、成本高、致冷液易泄露等問題還尚需要進一步的完善解決。
未來已來，電池低溫技術(shù)盡管仍有問題尚待解決，鋰離子動力電池的問題研究任重而道遠，唯有通過一次次不懈努力的變革和創(chuàng)新，不斷堅持，才會在鋰離子動力電池應(yīng)用領(lǐng)域迎來新的曙光。桑頓新能源也將加快腳步，突破桎梏，開啟動力電池應(yīng)用領(lǐng)域新紀元。
責(zé)編：杉杉
