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告別充電、直接更換電池在電動車上可能實現嗎?

ss ? 來源:網絡整理 ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-10-07 11:43 ? 次閱讀
電動車電池
電動車電池是電動車上的動力來源,現在的電動車上絕大多數裝的是鉛酸蓄電池,鉛酸蓄電池成本低,性價比高。因為這種電池能充電,可以反復使用,所以稱它為“鉛酸蓄電池”。
1860年,法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池,這是鉛酸蓄電池的前身。
結構
鋰電池導電涂層
導電涂層也稱為預涂層,在鋰電池行業內通常指涂覆于正極集流體——鋁箔表面的一層導電涂層,涂覆導電涂層的鋁箔稱為預涂層鋁箔或簡稱涂層鋁箔,其最早在電池中的實驗可以追溯到70年代,而近幾年隨著新能源行業,特別是磷酸鐵鋰電池的發展而風生水起,成為業內炙手可熱的新技術或新材料。
鋰電池導電涂層性能
導電涂層在鋰電池中能夠有效提高極片附著力,減少粘結劑的使用量,同時對于電池的電性能也有顯著提升。國外的大公司產品就不介紹了,介紹一下國內唯一一家在市場上推廣,并擁有自主知識產權的產品——WX112,由中興新旗下的上海中興派能能源科技有限公司研發和生產,從拿到的樣品看,滿涂、留邊、留間隙等技術要求都可以實現。性能如下:
1. 接觸電阻下降40%
2. 膠黏劑用量降低50%
3. 同倍率下,電池電壓平臺提升20%
4. 材料與集流體附著力提高30%,經過長期循環不會有脫層現象
涂碳鋁箔使用說明
一、材質說明
涂碳鋁箔是由導電碳為主的復合型漿料與高純度的電子鋁箔,以轉移式涂覆工藝制成。
二、應用范圍
?細顆粒活性物質的功率型鋰電池
?正極為磷酸亞鐵鋰
?正極為細顆粒的三元/錳酸鋰
?用于超級電容器、鋰一次電池(鋰亞、鋰錳、鋰鐵、扣式等)替代蝕刻鋁箔
三、對電池/電容的性能作用
?抑制電池極化,減少熱效應,提高倍率性能;
?降低電池內阻,并明顯降低了循環過程的動態內阻增幅;
?提高一致性,增加電池的循環壽命;
?提高活性物質與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
?保護集流體不被電解液腐蝕;
?提高磷酸鐵鋰電池的高、低溫性能,改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
四、建議參數
對應涂覆的活性物質D50最好不大于4~5μm,壓實密度不大于2.25g/cm,比表面積在13~18㎡/g范圍內。
五、使用中的注意事項
1.存儲要求:在溫度為25±5℃、濕度為不超過50%的環境中,運輸時須避免空氣和水蒸氣對鋁箔的侵蝕;
2.本產品分為A、B兩款,各自的關鍵特性為:A款外觀為黑色,常規涂層厚度為雙面4~8μm,導電性能較更為突出;B款外觀為淡灰色,常規涂層厚度為雙面2~3μm,涂層區可做較少層的焊接,并可以涂布機識別跳間隙;
3.B款(灰色)涂碳鋁箔可以在涂層區直接做超聲焊,只適合卷繞式電池焊接極耳(極片最多2-3層),但超聲的功率、時間需做一些微調;
4.碳層的散熱性要比鋁箔差些,故做涂布時需對帶速與烘烤溫度適當微調;
5.本產品對鋰電池與電容的綜合性能有較可觀的提升,但不可作為改變電池某方面性能的主要因素,如電池能量密度、高低溫性能、高電壓等等。
組裝設備
蓄電池鑄
鑄焊機,又稱全自動蓄電池鑄焊機。是一種小型閥控密封式鉛酸蓄電池鑄焊設備,整套設備包括夾具、模具、熔爐、冷卻裝置、及脫模入池殼裝置。所述夾具于底板上設有固定板和可滑動壓板兩部分組成,固定板上設有定位銷;鑄焊模具表面設有匯流排和極柱形狀的漕溝,并設有定位孔;脫模入池殼裝置包括氣動脫模裝置和氣動入池殼裝置。本實用新型鑄焊設備解決了蓄電池生產中手工焊接的生產效率低、焊接質量差的弊端,并大幅減少人與鉛之間的接觸。此設備操作簡捷實用,適合各種規模的中小型閥控密封式鉛酸蓄電池廠組裝生產使用。
技術參數
GD-1109-80
GD-1109-80
1、機器型號:GD-1109-80、-120
2、適用電壓:AC±5%/50HZ
3、最大功率:16KW
4、適用動力:空氣壓縮機
5、氣源壓力:0.8Mpa6、適用范圍:各種小密鉛酸蓄電池
7、外形尺寸:1200×1400×2200mm

許多人小時候都玩過四驅賽車,這種手掌大小的賽車在奔跑一段時間后動力會明顯下降。這時我們的解決辦法是,更換電池,重新再戰。

粗略一看,四驅賽車跟現在的電動汽車還有那么幾分相似:四個輪子、馬達、電池。于是有人要問,未來的電動汽車行業,會不會普及標準化可更換的電池組呢?這樣帶來的好處顯而易見,當汽車電力不足時,只需更換電池組即可迅速出發。這速度可比加油還快,更不用提漫長的充電啦。

那么,“標準化可更換電池組”是可以期待的下一場電動車行業革命嗎?

不妨先看看 GreenCarReports 編輯 John Voelcker 的看法,他認為標準化可更換電池組是無法推廣的,理由有三:

1,核心技術。

汽車廠商將電池組的設計、工程和控制策略視為核心技術和重要的知識產權。他們不太可能使用與競爭對手相同的電池組(大小、形狀、容量等)。電池組是一輛車強度和防撞結構的核心所在,整車都是構筑在電池組之上。

全球性的大廠商都擁有各自的工具包、架構、平臺,以進行汽車的標準化、大批量生產。他們會為此設計自己的電池組。別人設計的電池組將難以兼容該車廠的的組件、防撞結構等。

2,更換電池組是困難的

搭載可更換電池組將對汽車的整車設計帶來額外的限制。目前唯一曾搭載可更換電池組的電動車是一款特別版雷諾 Fluence ZE,該車使用了空氣冷卻包,以避免斷開、再連接冷卻液管的問題。

雖然特斯拉也展示了 Model S 的電池組更換技術,其使用了液體冷卻包,但特斯拉沒有公布各種連接的細節信息,比如冷卻液管等是如何在 120 秒內迅速斷開然后重新連接的。

3,電池組非常重

由于重量過大,人們無法直接手動更換電池組。因此需要自動化機械,也就是說需要專門的電池更換站點,這對汽車廠商來說將是不小的基礎設施投入。

我對標準化可更換電池組的“全面普及”也持看衰態度,核心技術是關鍵所在。拿 Tesla 來說,獨特的電池組被視為該公司的最高機密。超過 7 千個小電池芯構成了 Model S 的電力系統,正負電極的安排有特定的方式。電池組的巧妙鋪陳保證了 Model S 的電力和續航能力。

而奔馳、寶馬也在研發自己的電池組及相關系統,核心技術定會牢牢掌控手中。因為這一組件及相關系統是車廠們拉開差距的關鍵所在。他們不會也不愿意同化。

另外對公寓而言,充電樁已經能較好地滿足車主的用車需求,所以對更換電池組的服務似乎也沒有迫切的需求。

不過,我認為標準化可更換電池組存在“區域性”、行業性普及的可能:

未來 Tesla 有希望在旗下的超級充電站提供電池組更換服務。其一,日趨增多的超級充電站為 Tesla 解決了電池組更換的基礎設施問題(當然需要進行改造)。其二,單一品牌不用擔心核心技術外流。這事恐怕只能由某一公司自己來做,俗稱掌控產業鏈。因為專業充電站建設公司和政府部門均要面臨不同品牌不同車型的適配問題。

公交集團、出租車公司有條件在旗下電動車推行電池組更換服務。他們的大批量采購通常來自同一家車廠,技術外流問題解決,基礎設施也可以對舊有的進行改造。

至于 John Voelcker 提到的“搭載可更換電池組將對汽車的整車設計帶來額外的限制”這一問題,在我看來當趨勢被認可,汽車廠商會努力改進整車設計。


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