特別是鋰離子電池成為了關(guān)注的重點,包括能量密度、包括單位存儲能量的價格等方面成為資本關(guān)注的焦點,有沒有其它路徑可以取代鋰離子電池?

丁華杰:鋰電池是新能源汽車唯一路徑嗎?

媒體報道,有機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示“2014年1-5月,中國鋰電池的消費終端已經(jīng)發(fā)生顯著變化,其中,手機和筆記本電腦消耗鋰電池的占比分別下降2%和4%,平板電腦消耗占比上升1%,電動車和儲能分別上升4%和1%。”相關(guān)人員的談到“汽車電氣化給鋰電池廠商所帶來的重大機遇與挑戰(zhàn)?!?

有一點不可以否認,鋰離子電池正在越來越多地被新能源汽車使用,這應(yīng)該是上述結(jié)論的基礎(chǔ),隨著中國以及世界范圍內(nèi)新能源汽車快速發(fā)展,鋰離子電池會被越來越重視。

無獨有偶,今年初與幾位投資人士交流的過程中,這些人士清一色將新能源汽車的定位重點聚焦在電池上面,特別是鋰離子電池成為了關(guān)注的重點,包括能量密度、包括單位存儲能量的價格等方面成為資本關(guān)注的焦點,有沒有其它路徑可以取代鋰離子電池?或者鋰離子電池是我們當下的必經(jīng)路徑嗎?我們不妨去分析一下。

第一、有沒有更理想的能量存儲技術(shù)路徑?

從哲學上來講,任何東西都不可能沒有取代的可能性,所以,在能量存儲方面,鋰離子電池也不是獨一無二的,在技術(shù)路徑方面,簡單來講,有三個大類,也即是我們談到的電化學電池、飛輪電池和超級電容,至于燃料電池筆者認為更應(yīng)該歸結(jié)到動力裝置方面,與發(fā)動機等方面相比擬。

電化學電池,事實上最早應(yīng)用在新能源汽車上面的并不是鋰離子電池,而是鉛酸電池和鎳氫電池,三者之間的區(qū)別,很多可能都知道,也即是比能量的遞增、比功率的遞增和循環(huán)壽命的增加,但是在售價方面和技術(shù)成熟度方面是遞減的,這些符合我們?nèi)粘I钪姓劦降摹耙环謨r錢一分貨”的原理。

很多人可能說你談這些落后的電化學電池作為鋰離子電池的替代路徑不太合適,事實上,最為成功的一款混合動力汽車豐田的普銳斯,此前多是采用的鎳氫電池,這些并沒有阻礙其在全球數(shù)百萬的銷量,所以關(guān)鍵的不是你采用價格高的鋰離子電池,而是在于性能和成本之間你的平衡讓消費者接受,從而獲得了產(chǎn)品的商業(yè)成功,這也應(yīng)了一句話,有錢未必能夠造出來好車,否則一家央企、國企那么有錢,為什么自主汽車板塊做的還不如幾家民營企業(yè)。

除了上述談的電化學電池之外,筆者事實上想要談?wù)摰氖橇硗鈨煞N,第一種是飛輪電池,飛輪電池又稱電動機械電池。它突破了化學電池的局限,用物理方法實現(xiàn)儲能,飛輪電池中有一個電動機,充電時,該電機以電動機形式運轉(zhuǎn),在外電源的驅(qū)動下,電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn),即用電給飛輪電池充電。即增加飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其動能。放電時,電機以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn),在飛輪的帶動下向外輸出電能完成機械能、動能、到電能的轉(zhuǎn)換,飛輪電池中的飛輪是在真空環(huán)境下運轉(zhuǎn)的,轉(zhuǎn)速可達200,000r/min,但這也對構(gòu)成材料的強度密度比提出了更高的要求。另外,飛輪電池具有2~4kw/kg的比功率和125wh/kg的比能量,并且?guī)缀趺饩S護,具有較低的壽命周期成本,使之十分適合用作重型卡車混合動力傳動系的儲能元件。目前,飛輪電池難以推廣應(yīng)用的原因是其昂貴的價格以及使用過程中的安全可靠性能。

此外,超級電容也是可選擇的方向,超級電容在混合動力汽車上應(yīng)用最具吸引力的特點是它具有高的比功率可達2~4kw/kg和高的循環(huán)效率可達92~98%,包括峰值功率工況在內(nèi),這對車輛加速制動功率回收和避免系統(tǒng)過電壓狀態(tài)具有重要意義。另外,由于超級電容采用物理方式存儲電子而沒有可轉(zhuǎn)變的化學反應(yīng),具有優(yōu)越的工作循環(huán)承受能力和壽命但超級電容應(yīng)用的一個最主要的缺陷是比較低的比能量,目前大約在7~10wh/kg。因為超級電容的電壓直接隨充電狀態(tài)而變化,其容量的大部分可能不能使用,因此,超級電容只適合于對比能量需求低的輕度混合動力汽車。

正如筆者談到的,關(guān)鍵不是誰貴誰好,而是如何做到平衡。

第二、復合電源能否替代鋰離子電池?

除了上述的單個技術(shù)之外,還應(yīng)該關(guān)注幾者之間的創(chuàng)新集成,由于蓄電池和超級電容都無法同時滿足整車功率和能量的需求,將二者優(yōu)勢結(jié)合,組成復合電源,以充分發(fā)揮蓄電池和超級電容各自在比能量和比功率方面的優(yōu)勢,復合電源的結(jié)構(gòu)形式包括蓄電池、超級電容以及控制超級電容充放電的功率轉(zhuǎn)換器DC/DC。

[責任編輯:趙卓然]

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