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《词条百科》第2期:“新政”出来抖三抖?聊聊能量密

作者:远光灯

图|来源于网络 文|李林桐 责编|彭钊

[搜狐汽车·远光灯] 有业内人士曾说过,“动力电池产业创新应该走在电动汽车产业创新的最前端“。确实如此,提起电动汽车,想必大家对于新产品最想了解的就是它能带着我们跑多远?车子补充电量的时间到底需要多久?那么影响这些因素的主要源头还是得看电池的能量密度。这不,2019年补贴新政策一出台,不仅“阉割”了投机分子们的幻想,对动力电池能量密度的及格水平也做出了更严苛的要求。那么能量密度的重要性真的有如此之大么?本期的《词条百科》我们就聊聊为啥无数车企对它尽折腰。

[ ·1·电池能量密度到底怎么算?]

首先,外甥打灯笼—照旧,既然是跟物理、化学沾边儿,必然就会有个公式(注:能量密度可以分为质量能量密度和体积能量密度):

电池能量密度=电池容量×放电平台/(电池厚度×电池宽度×电池长度)&电池的重量

其实这个公式我们并不难理解,电池容量一般单位都是mAh(毫安),现在各厂家在宣传动力电池的时候也都提到。

放电平台可能各家就不太相同了,其实说是平台,其实就是电池内部所选用的材料有所不同,因此三元材料与钴酸锂材料的放电平台有差距,卷绕电池与叠片电池的放电平台有差距,相同电池不同倍率下放电平台都会有差距,因此这也是为什么各家车型上的动力电池多多少少都有所不同。

同时,凡是密度必定与物体的体积、质量有关系,所以电池厚度×电池宽度×电池长度即电池的体积,因此,电池的体积能量密度的单位我们通常用Wh/L(瓦时/升)来表达;或者用电池的质量能量密度的单位Wh/kg来表达。

小结:对于能量密度这个公式,想必更多的业内人士也都是十分关注,因为公式当中的每一项都值得去探索发现,这就包括电池电极、内部材料所选用什么样的材料最合适?电池的体积怎么设计才能保证尺寸大小的合适?这些都是当下科研学者们在苦思冥想的问题。

[ ·2·新政出台,“811”或成香饽饽?]

其实笔者这个问题在政策出来当天就跟我的同事们进行了探讨,不过当时我说的原话是:“这是在逼着用高能量密度电池”,但是同桌同事小刀同学补充了一句:“那以后肯定都成811了”,为什么我们会这么说呢?首先我们先看下新政策在电池能量密度上做了哪些调整:

从表格数据可以看出,如果以后想要拿到最大的补贴金额,除了要满足此前综合续航里程以及百公里能耗的标准外,还要满足该项系数。

就目前来看,磷酸铁锂方面,达到90Wh/kg的能量密度轻而易举,但是想要超过120Wh/kg的能量密度就会有很大的难度,反观三元锂电池,120Wh/kg的能量密度轻而易举,甚至最近有消息透露,宁德时代已经把“811”电池的能量密度做到了300Wh/kg以上了。

不过,我们要知道,“811”的正极材料相比“622”正极材料中的镍、钴、锰的占比有所不同,“811”所含镍的成分过高,因此对动力电池制造的环境也相对比较严苛,所采用的材料更为讲究,成本和工艺都偏高,同时,在稳定性上也成为高镍三元体系待攻克的重要问题。

此外,在负极材料方面,由于碳化硅的比容量要高于石墨负极的比容量值,因此也成为业界比较认可的负极材料,目前在Model3上就采用了碳化硅负极材料。

小结:其实通过最近许多企业的新品发布不难看出,越来越多的车企开始慢慢尝试研发三元锂电池,前不久比亚迪的e平台发布就预示着以后的比亚迪新品车型将大部分采用“811”电池,因此不难推测,在没有新技术出来之前,想要在电动汽车占有一席之地,“811”这块儿香饽饽势必要抱住、吃透。

[ ·3·化学技术遇瓶颈,物理方法再试试?]

开篇笔者用了一个词—尽折腰,在研究动力电池这方面,可以说专家们也是“不择手段”,有换配方的、有换电池材料的,当然,还有根据能量密度公式换电池形状和降低电池质量的,这也就是所谓的物理方法。

在目前动力电池市场上,圆柱、方形、软包三种电池造型可谓三足鼎立,但是所占比重当然是有所不同。由于圆柱电池在除动力电池以外,日常中也有所运用,所以制造工艺也相对来说更成熟,成本也较低,但是唯一存在的问题就是由于单一排列安放的方式,储存电池浪费了大量的有效空间(存放方式有些类似存放鸡蛋的模具),因此在能量密度上无论是单体还是电池组都有待提高。

(圆柱电池摆放形式类似于鸡蛋的摆放形式)

(软包电池展示图)

(安装方壳电池的外壳)

反观方型电池和软包电池,二者相比圆柱电池很难在标准化上实现统一生产,所以在量产方面很成问题,但是,由于动力电池与车息息相关,同时车型产品存在着定时定期该款、换代的规律,无论是在平台使用,还是车型设计上都要重新规划,因此其特点能够更好地与车辆相协调,能够满足不同厂商不同车型的特殊需求。尤其是软包电池,通过铝膜外壳的使用能在保证安全的同时提高效率,但受成本的制约现在并没有太多车企采用。

小结:在动力电池发展的道路上其实还有很长的路要走,目前也只是在电池外部的形态上进行了结构化的改变,这样多种尝试势必是好的开始。前不久有业内专家提出固态锂电池这一发展路径,电池内部采用固态的电解质,由液态到固态的转化何尝不是另一种物理方式的改变呢?所以看来路漫漫其修远兮,在提高动力电池能量密度的道路上还要坚持才对。

笔者嘚啵嘚:在赛车竞速比赛中,想取得优异的成绩,首先赛车硬件不能差,其次就是赛车手技术要过硬,这才有机会争冠。一直以来,外界有好多声音都是在说中国汽车工业一定要借着新能源技术的发展而实现对外国佬们的弯道超车!想实现这个超车,当然是我们每个人的最终心愿,但是这个超车要靠啥?笔者觉得应该是政策下达的准确性和技术研发上的执行力,新的补贴政策出台没毛病啊,各家面对新政“狠、准、稳”抖三抖以后,还得整顿一下市场风气,因此未来电动车技术谁主沉浮,还得看谁在能量密度上下得功夫多。

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