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快速充电成为新能源车重要性能指标
2015—2016年是我国新能源汽车的高速发展期,产量从2014年的7.83万辆越升至2016年的51.7万辆,年均增速达到155%,如今我国已成为全球最大新能源汽车消费市场,作为政府采购的主要车型,新能源客车的产销独占半壁江山,这一点从近两年动力电池的消费结构同样可以看出。
2015—2016年中国锂动力电池消费结构
在市场需求不断扩大的趋势下,实现电动公交车高续航里程以及快速充电性能日益迫切。这就要求动力电池需满足高能量密度及快速充电的性能要求。2017年1月1日正式实施新的财政补贴方案,也可看出政府对于动力电池能量密度及充电倍率做出要求,而对于新增的快充类新能源客车的补贴政策引发市场广泛关注,每千瓦时补贴额度为3000元,较非快充类高出67%,从新增技术指标及较高补贴额度不难看出,快充技术或将成为动力电池发展的下一个突破口。
新能源客车补贴标准和技术要求
为什么这么说?首先从市场需求的角度来看,不管是乘用车还是客车,续航里程一直是市场关注的焦点,但是从相关数据及业内专家的观点来看,在现有的主流两大动力电池体系内,就磷酸铁锂电池而言,系统能量密度做到160Wh/kg已达到极限,三元锂电池单体能量密度上限空间较大,但专家表示电池单体做到350Wh/kg以后也将很难再有突破,另一方面为了提升三元锂电池能量密度,不得不牺牲成本及安全这两大要素,因此对于主机厂商而言,如何才能弥补续航里程上的缺陷?提高充电倍率,大幅降低充电时间满足用户的日常需求,成为提升用户体验的当务之急。
动力锂电池快充技术解析
快充动力电池给我们能带来的便利其实不难想象,那么当下的快充动力电池能否满足市场对于成本、安全、能量密度等六大要素的综合考量呢?具体来看当下主流的三类快充动力电池技术:三元材料/钛酸锂、多元复合材料(三元材料混合锰酸锂)/多空硬碳、磷酸铁锂/快充石墨。
钛酸锂动力电池
钛酸锂动力电池是以负极材料命名,正极采用三元材料,主流电芯实测电压2.3V,从性能来看,钛酸锂电池的低温性能优越、安全性和循环使用性能较好,作为快充电池的倍率性能也得到业界的肯定。但是钛酸锂目前突出的问题有两点:其一,电压太低,因此能量密度相对低很多,其二,钛酸锂电池成本明显要高于其他体系,采用三元正极材料后整体成本再度上升,主要受以下因素影响:高成本小金属材料(钛、镍、钴)、低能量密度导致同容量的电池所需成本更高。
多元复合材料快充电池
多元复合材料快充电池,正极采用三元材料和锰酸锂混合体系,负极则采用多孔复合碳,由于多孔复合碳的比表面积比传统石墨的要高出20倍,大大增加了锂离子的迁移和嵌入通道数量,锂离子可以实现稳定、快速的嵌入和脱出,从而进一步提升快充的性能。但采用此种负极材料所导致的缺点也是很明显的,首先就是循环寿命不够长,首次充放电效率低,另外对于正极所采用的多元复合材料最大的问题无疑就是安全问题,安全性仍然需要重点关注并不断实践检验。
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