從技術(shù)變革看新能源汽車動(dòng)力電池的未來(lái)

動(dòng)力電池燃燒危害嚴(yán)重,處在新能源汽車快速發(fā)展階段,任何燃燒事故都可能會(huì)讓一個(gè)企業(yè)一夕回到解放前,給業(yè)主生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)傷害。恰恰很多時(shí)候電池就是燃燒了,無(wú)法避免。

若解決這個(gè)問題,則意味著未來(lái)我們將擁有更加安全的電池,新能源汽車發(fā)展的會(huì)更好。

據(jù)悉,有企業(yè)宣稱通過(guò)不燃燒的電解液、耐高溫的隔膜和制冷熱控流體被動(dòng)防御技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池不燃燒。

理論上講,這三個(gè)技術(shù)都對(duì)應(yīng)電池燃燒過(guò)程針對(duì)解決的。而電池燃燒,先是電池工作本身產(chǎn)生熱量,當(dāng)產(chǎn)熱與散熱無(wú)法平衡,熱量開始在電池內(nèi)部積累,溫度升高。當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到130℃,普通的隔膜就會(huì)熔斷收縮,電池正負(fù)極因?yàn)闆]有隔膜的阻斷導(dǎo)致短路,隨及產(chǎn)生更劇烈的電化學(xué)反應(yīng)——放出更多的熱量,產(chǎn)生氣體——電池燃燒爆炸就隨之產(chǎn)生了。

那么接下來(lái)就聊聊這三個(gè)核心技術(shù)方向。

電解質(zhì)技術(shù)突破是電池的革命

液體電解質(zhì)叫電解液,電解質(zhì)在鋰電池內(nèi)部起電荷傳導(dǎo)作用,沒有電解質(zhì)的電池是無(wú)法充放電的電池。目前鋰電池大部分是易燃、易揮發(fā)的非水溶液組成,這個(gè)組成體系相比水溶液電解質(zhì)組成的電池有更高的比能量和電壓輸出,符合用戶更高的能量需求。因?yàn)榉撬芤弘娊赓|(zhì)本身易燃、易揮發(fā),浸潤(rùn)在電池內(nèi)部,也形成了電池的燃燒根源。

電解質(zhì)的技術(shù)突破往往帶來(lái)電池發(fā)展的革命。鋅錳電池發(fā)展歷史上有三次革命,兩次革命源來(lái)自電解質(zhì)的技術(shù)突破,提高電池的放電性能和比能量。當(dāng)前鋰電池安全是一個(gè)問題,解決燃燒問題的電解液有如下幾個(gè)市場(chǎng)技術(shù)方向。

該公司的電解質(zhì)還是以電解液形態(tài)存在,肯定是非水溶液電解液或者室溫離子液體,具體什么技術(shù)雖然無(wú)法獲悉,但未來(lái)凝膠和固體電解質(zhì)也是一個(gè)更安全的方向。

隔膜并非一層紙 技術(shù)含量高

電池燃燒的過(guò)程中,隔膜因?yàn)楦邷厝诨湛s導(dǎo)致電池內(nèi)部短路是主要原因,提高隔膜的耐熱溫度是制造更安全電池的技術(shù)方向。隔膜并非一層紙那么簡(jiǎn)單,除了溫度,隔膜的浸潤(rùn)能力、孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度、內(nèi)阻、電化學(xué)穩(wěn)定性等也是隔膜實(shí)際生產(chǎn)中考慮的因素。所以隔膜并非一層紙那么簡(jiǎn)單,從耐溫安全和吸液率角度,綜合這幾個(gè)因素后,隔膜的技術(shù)方向如下。

該公司的隔膜使用靜電紡絲工藝生產(chǎn)的芳綸隔膜,擁有優(yōu)秀的綜合性能,其中帝人和江蘇圣歐芳綸有少量生產(chǎn)。相比于普通隔膜,微宏的PMIA隔膜有更簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝,但目前售價(jià)較高,未來(lái)有足夠的空間支持新技術(shù)的不斷迭代,為新能源產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更安全的產(chǎn)品。

散熱充分的電池才是安全的電池

上面聊到,電解液是為了隔絕燃燒來(lái)源,隔膜是為了提高耐熱溫度,那么散熱充分則是降低電池溫度,避免積熱過(guò)多引發(fā)電池?zé)崾Э?。如果說(shuō)電池溫度急劇升高到300℃,即使隔膜不融化收縮,電解液自身、電解液與正負(fù)極也會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng),釋放氣體,形成內(nèi)部高壓而爆炸,所以采用適合的散熱方式才是電池不燃燒解決方案的閉環(huán)。

該公司的制冷熱控流體被動(dòng)防御主要還是為了電池散熱,隔絕空氣是附帶功能,如果無(wú)法隔絕空氣,那么散熱循環(huán)液體在行駛、爬坡、震動(dòng)過(guò)程中很容易漏液,降低散熱功能,是電池安全無(wú)法允許的。微宏屬于液冷技術(shù),包含風(fēng)冷、相變材料散熱共三種電池的主動(dòng)散熱方式。其中液冷目前相對(duì)技術(shù)成熟,適合一般中大功率設(shè)備;風(fēng)冷適合低功率設(shè)備,技術(shù)成熟;相變材料有很強(qiáng)的散熱效果,適合大功率設(shè)備,也可以與風(fēng)冷結(jié)合,形成熱風(fēng)艙內(nèi)循環(huán)制熱,提高能量效率,技術(shù)還處于研發(fā)階段,是未來(lái)的一個(gè)方向。

展望電池技術(shù) 讓出行更安全

內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展有一個(gè)半世紀(jì),汽車的出現(xiàn)有兩個(gè)半世紀(jì),曾經(jīng)的電動(dòng)汽車比內(nèi)燃機(jī)更早出現(xiàn),但因?yàn)榍捌陔妱?dòng)汽車能量功率低、行駛速度和距離小,成本高,以及外部大量的石油開采和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步,使電動(dòng)汽車的發(fā)展停頓了近一個(gè)世紀(jì)。市場(chǎng)需要安全的產(chǎn)品,技術(shù)帶來(lái)產(chǎn)品的革命,電池技術(shù)的發(fā)展會(huì)讓出行更安全。