电动汽车如何兼顾电池能量密度与安全性?

电动汽车的动力电池似乎无法兼顾能量密度与安全,以低成本合理密度扩容应该是正理。

动力电池能量密度与安全性总是成反比的,单体容量密度的提升与实际使用的冲突表现大致如下。

  1. 单体能量密度提升10%,循环重放次数减少20%。

  2. 单体能量密度提升10%,充放电倍率降低35%左右。

  3. 单体能量密度提高10%,运行温度约提高20%。

能量密度的提升对使用寿命、便利性以及安全性均有明显影响,密度稍微提升一些则电池PACK(成组布局封装等)则要面对更严峻的考验,尤其对充电模组的均衡能力以及散热系统要求更加严格。

在充电时各个小组电池电流要平均,否则形成的电场强度不一则有可能造成局部电池组高温,同理高倍率放电也要考虑这一问题;再者高密度电池组重放过程都会产生非常高的温度,散热系统概率性出现问题等同于自燃的概率。

目前单体能量密度最高的是某拉使用的某下镍钴铝电池,为了提高单体能量密度这种电池的镍含量相当的高,所以即使用了循环反应稳定能力更强的铝元素也无法保证稳定;结果导致了充电以及极限驾驶过程中电池组会出现局部过热,一旦超过冷却系统的能力范围则会出现热失控导致自燃,这一汽车品牌也自然而然的成为了自燃概率最高且没有之一。

所以盲目的提高电池能量密度本就是钻牛角尖,PACK很难做到稳定的控制温度以保证安全,所以使用合理能力密度并降低电池制造成本,能提高电池组容量才是理想的方式,这种方式是用回铁电池。

铁电池指磷酸铁锂电池,能量密度虽然略低一些但是稳定性非常高,能经受严格碰撞挤压、穿刺和高温试验能保证无爆燃的电池正是铁电;而且这种电池的制造成本理论上比镍类锂电池低⅓甚至更多,容量低一些但可以用扩容的方式补偿,重点是能以同样的成本补偿出多得多的容量,何乐不为?

  • 至于扩容后对重量的增加并不是大问题,扩容后可理解为电动汽车从单人代步变成满载,百公里电耗就算多3kwh/100km;而100kwh的容量的镍类电池假设成本为15万,同样的成本假设能安装150kwh的铁电池,前车百公里电耗20kwh能行驶500公里,后车百公里电耗23kwh能行驶652km,还有疑问吗?

  • 电动汽车与燃油车不同,百公里如果多出3升燃油则用车费用会多出超过20元;但电动汽车百公里多出3kwh的电,使用新能源汽车专用桩成本还不足1元,以几元钱的成本获得了多行驶150公里以上的续航,可以接受吗?

所以将电动汽车的续航提升寄希望与密度的提升,反而不如考虑用笨方式降成本扩容;电池技术的突破不符合摩尔定律,经历了一个世纪的技术发展,动力电池似乎已经达到了瓶颈期,黑科技电池往往还在文学作品中。

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