特別是鋰離子電池成為了關(guān)注的重點(diǎn),包括能量密度、包括單位存儲(chǔ)能量的價(jià)格等方面成為資本關(guān)注的焦點(diǎn),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(bào)道,有機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示“2014年1-5月,中國(guó)鋰電池的消費(fèi)終端已經(jīng)發(fā)生顯著變化,其中,手機(jī)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(dòng)車和儲(chǔ)能分別上升4%和1%?!毕嚓P(guān)人員的談到“汽車電氣化給鋰電池廠商所帶來的重大機(jī)遇與挑戰(zhàn)?!?

有一點(diǎn)不可以否認(rèn),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(guó)以及世界范圍內(nèi)新能源汽車快速發(fā)展,鋰離子電池會(huì)被越來越重視。

無獨(dú)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(diǎn)聚焦在電池上面,特別是鋰離子電池成為了關(guān)注的重點(diǎn),包括能量密度、包括單位存儲(chǔ)能量的價(jià)格等方面成為資本關(guān)注的焦點(diǎn),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(dāng)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(chǔ)技術(shù)路徑?

從哲學(xué)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(chǔ)方面,鋰離子電池也不是獨(dú)一無二的,在技術(shù)路徑方面,簡(jiǎn)單來講,有三個(gè)大類,也即是我們談到的電化學(xué)電池、飛輪電池和超級(jí)電容,至于燃料電池筆者認(rèn)為更應(yīng)該歸結(jié)到動(dòng)力裝置方面,與發(fā)動(dòng)機(jī)等方面相比擬。

電化學(xué)電池,事實(shí)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(jià)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(jià)錢一分貨”的原理。

很多人可能說你談這些落后的電化學(xué)電池作為鋰離子電池的替代路徑不太合適,事實(shí)上,最為成功的一款混合動(dòng)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(jià)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(fèi)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(guó)企那么有錢,為什么自主汽車板塊做的還不如幾家民營(yíng)企業(yè)。

除了上述談的電化學(xué)電池之外,筆者事實(shí)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(dòng)機(jī)械電池。它突破了化學(xué)電池的局限,用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能,飛輪電池中有一個(gè)電動(dòng)機(jī),充電時(shí),該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn),在外電源的驅(qū)動(dòng)下,電機(jī)帶動(dòng)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?gòu)亩龃笃鋭?dòng)能。放電時(shí),電機(jī)以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn),在飛輪的帶動(dòng)下向外輸出電能完成機(jī)械能、動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)的,轉(zhuǎn)速可達(dá)200,000r/min,但這也對(duì)構(gòu)成材料的強(qiáng)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(hù),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(dòng)力傳動(dòng)系的儲(chǔ)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(jià)格以及使用過程中的安全可靠性能。

此外,超級(jí)電容也是可選擇的方向,超級(jí)電容在混合動(dòng)力汽車上應(yīng)用最具吸引力的特點(diǎn)是它具有高的比功率可達(dá)2~4kw/kg和高的循環(huán)效率可達(dá)92~98%,包括峰值功率工況在內(nèi),這對(duì)車輛加速制動(dòng)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(jí)電容采用物理方式存儲(chǔ)電子而沒有可轉(zhuǎn)變的化學(xué)反應(yīng),具有優(yōu)越的工作循環(huán)承受能力和壽命但超級(jí)電容應(yīng)用的一個(gè)最主要的缺陷是比較低的比能量,目前大約在7~10wh/kg。因?yàn)槌?jí)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(jí)電容只適合于對(duì)比能量需求低的輕度混合動(dòng)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(fù)合電源能否替代鋰離子電池?

除了上述的單個(gè)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(jí)電容都無法同時(shí)滿足整車功率和能量的需求,將二者優(yōu)勢(shì)結(jié)合,組成復(fù)合電源,以充分發(fā)揮蓄電池和超級(jí)電容各自在比能量和比功率方面的優(yōu)勢(shì),復(fù)合電源的結(jié)構(gòu)形式包括蓄電池、超級(jí)電容以及控制超級(jí)電容充放電的功率轉(zhuǎn)換器DC/DC。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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