Diskussion über die Auswirkung der Batterie auf das schnelle Laden eines neuen Energiefahrzeugs

Elektroautos im Einsatz, der Verbraucher am meisten besorgt über oder Ladezeit und Reichweite des Problems, unter dem aktuellen technischen Niveau treffen sich Ladezeit und Reichweite selten, so dass die Leistungsbatterie zwei Wege entwickelt hat, einer ist der Konzentrationsbereich von spezifische Energie, hauptsächlich durch kontinuierliche Verbesserung der spezifischen Energie der Lithium-Ionen-Batterie, wodurch die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht wird; Der zweite ist der Schnellladekuchen, der sich auf die Verkürzung der Ladezeit konzentriert, hauptsächlich durch die Verbesserung der Schnellladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien und die Verkürzung der Ladezeit von Elektrofahrzeugen. Mit dem Fortschritt der Technologie und der eingehenden Forschung an Lithiumbatteriematerialien können die Probleme, auf die die Schnellladetechnologie stößt, einzeln gelöst werden.

I. Wie verstehe ich das Schnellladen?

Um das schnelle Laden zu verstehen, ist ein Fachbegriff unausweichlich - das Lade- und Entladeverhältnis C kann einfach als Lade- und Entladerate verstanden werden. Die Lade- und Entladerate der Lithium-Ionen-Batterie bestimmt, wie schnell wir eine bestimmte Energiemenge in der Batterie speichern können oder wie schnell wir die Energie in der Batterie abgeben können.

Gemäß der Subventionspolitik für neue Energiefahrzeuge im Jahr 2018 gehören diejenigen mit einem Ladeverhältnis von weniger als 3 ° C zur Kategorie der nicht schnell aufladbaren reinen Elektrobusse, während diejenigen mit einem Ladeverhältnis von mehr als 3 ° C zur Kategorie der schnell fahrenden Elektrofahrzeuge gehören. Laden von reinen Elektrobussen. Die Subventionsabteilung der Schnellladung gilt jedoch nur für Personenkraftwagen mit neuer Energie, und es gibt keinen Standard für Personenkraftwagen und Logistikfahrzeuge.

Nach der Definition der Industrie und der Ningde-Ära bezieht sich das Schnellladen von Elektrofahrzeugen auf einen Lademodus mit einem Ladestrom von mehr als 1,6 c, dh von 0% Ladezeit bis 80% Ladezeit von weniger als 30 Minuten. Basierend auf den Meinungen vieler Parteien vertritt der Autor die Ansicht, dass ein Ladeverhältnis von weniger als 1,6 c ein langsames Laden ist, 1,6 c-3 c ein kleines schnelles Laden ist und über 3C ein schnelles Laden ist. Die meisten elektrischen Personenkraftwagen können eine "kleine und schnelle Aufladung" erreichen, und das Ladeverhältnis von schnell aufladenden Personenkraftwagen konzentriert sich hauptsächlich auf 3c-5c.

Wenn wir uns die Lithium-Ionen-Batterie als Schaukelstuhl vorstellen, sind die beiden Enden des Schaukelstuhls die beiden Pole der Batterie, und die Lithium-Ionen-Batterie ist wie ein guter Athlet, der zwischen den beiden Enden des Schaukelstuhls hin und her läuft . Während des Ladens bilden sich Lithiumionen an der positiven Elektrode der Batterie, und die erzeugten Lithiumionen bewegen sich durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode. Als negativer Kohlenstoff hat er eine Schichtstruktur mit vielen winzigen Poren, in die Lithiumionen eingebettet werden können. Je mehr Lithiumionen eingebettet sind, desto höher ist die Ladekapazität.

Zum schnellen Laden müssen Lithiumionen in einem beschleunigenden Moment in die negative Elektrode eingebettet werden. Dies stellt die Fähigkeit der Anode in Frage, Lithiumionen schnell zu absorbieren. Während des Schnellladens treten Nebenprodukte in der negativen Elektrode der Batterie des üblichen chemischen Systems auf, was die Zirkulation und Stabilität der Zelle beeinträchtigt. Energiedichte und Leistungsdichte können als zwei Richtungen in derselben Batterie betrachtet werden.

Sowohl die nationale Politikorientierung als auch das Layout der Unternehmenstechnologie verfolgen im Allgemeinen eine hohe Energiedichte. Wenn die Leistungsdichte der Batterie hoch genug ist und ein Auto mit genügend Leistung beladen ist, um "Reichweitenangst" zu vermeiden, wird der Bedarf an schnellem Laden verringert. Es ist jedoch schwierig, vom Markt akzeptiert zu werden, wenn die Kosten aufgrund der großen Strommenge nicht gesenkt wurden. Wenn daher die Batteriekosten unter der Voraussetzung einer bequemen Ladekapazität + eines anwendbaren Bereichs gesteuert werden können, kann die Angst des Benutzers erheblich gelindert werden, so dass ein schnelles Laden den Wert der Existenz hat.

Ii. Anwendungsperspektive für das schnelle Laden von Batterien mit unterschiedlichen technischen Wegen

Die Ladegeschwindigkeit hängt eng mit den allgemeinen technischen und konstruktiven Anforderungen an die Batterie, den Ladestapel, das Elektrofahrzeug, das Stromnetz usw. zusammen, wobei der größte Faktor die Batterie ist. Lassen Sie uns den Anwendungstrend verschiedener Arten von Akkus in der Schnellladetechnologie diskutieren. Fast alle Arten von Anodenmaterialien können verwendet werden, um schnell wiederaufladbare Batterien herzustellen, aber ihre Anwendbarkeit und Vorteile sind unterschiedlich.

1. Die ternäre Schnellladebatterie ist besser für elektrische Personenkraftwagen geeignet

Ternäre Batterien werden aufgrund ihrer hohen Energiedichte stärker berücksichtigt. Die Materialien selbst haben eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, aber ihre Reaktivität ist zu hoch.

Die repräsentativen Unternehmen des ternären Batterie-Schnellladesystems sind Ningde-Zeiten und Bick usw. Ningde-Zeiten haben die Technologie "supraleitendes elektronisches Netzwerk" und "schneller Ionenring" entwickelt, mit der der Lade-SOC innerhalb von 15 Minuten von 5% auf 85% Energie geladen werden kann Dichte 190 Wh / kg, Zykluslebensdauer mehr als 2500-mal, das Hauptanwendungsgebiet sind Personenkraftwagen, es wird erwartet, dass es 2018 die Kapazität zur Massenproduktion haben wird.

Mit der Einführung von Siliziumanodenmaterial, Anodenmaterial mit hohem Nickelgehalt und speziell entwickeltem Elektrolyten hat der im Mai dieses Jahres von bick eingeführte Hochenergiekern 3.0 eine Energiedichte von bis zu fast 250 Wh / kg und kann eine extrem lange Reichweite von erreichen 500 km. Das Ladestrategiedesign kann die Ladezeit effektiv verkürzen und die Ladeeffizienz verbessern. Im extremen Notfallmodus kann das Auto mit einer 10-minütigen Ladung 60 Kilometer zurücklegen.

Entsprechend den Nutzungsgewohnheiten von Heizölfahrzeugen sollte die Ladezeit innerhalb von 10 bis 20 Minuten vollständig aufgeladen sein und das Ladeverhältnis sollte mindestens 3 bis 6 c betragen. Gegenwärtig sind die meisten reinen elektrischen Personenkraftwagen auf dem Markt in einer halben bis einer Stunde mit 80% des Stroms gefüllt, was sich im Vergleich zu den vorherigen zwei oder drei Stunden Ladezeit erheblich verbessert hat, und dies wird erwartet in Zukunft auf 20 Minuten weiter komprimiert werden.

2. Es kann ein Lithiumeisenphosphat-Schnellladeprodukt verwendet werden

Lithiumeisenphosphat hat im Bereich der Schnellladung keine angeborenen Vorteile. Aus Sicht der Materialien ist die intrinsische Leitfähigkeit von Lithiumeisenphosphat relativ gering, was nur 1% der ternären Materialien entspricht. Daher ist es notwendig, die Leitfähigkeit von Lithiumeisenphosphat zu optimieren, um die Anforderung einer schnellen Aufladung zu erfüllen. Die Materialkosten für Lithiumeisenphosphat sind jedoch relativ gering. In Kombination mit dem ausgereiften technischen Hintergrund und der stabilen Produktleistung hat Lithiumeisenphosphat eine relativ breite Anwendungsperspektive und repräsentiert Unternehmen wie Ningde-Zeiten und Watma.

Lithiumeisenphosphat ist durch den Extremwert der theoretischen Energiedichte begrenzt und hat in Zukunft wenig Spielraum für die Energiedichte. Für Nutzfahrzeuge wie Personenkraftwagen, Logistikfahrzeuge und Spezialfahrzeuge wurde jedoch ein Lithiumeisenphosphat-System ausgewählt, eine Verbesserung der Energiedichte ist nicht erforderlich, und eine schnelle Aufladung wird immer wichtiger.

3. Die Lithium-Manganat-Batterie ist für den Plug-in-Hybridbus geeignet

Lithium-Manganat-Batterien weisen die Eigenschaften Leistung, Entladungsrate, gute Niedertemperaturleistung, Hochspannungsfrequenz auf, und bei drei vorgeschalteten Rohstoffen wird der Kostenvorteil von Lithium-Manganat allmählich hervorgehoben. Die Energiedichte, die Hochtemperaturleistung und andere Aspekte müssen jedoch noch verbessert werden. In den letzten Jahren hat der Anteil der schnell wiederaufladbaren Lithium-Manganat-Batterien im Bereich der Plug-in-Hybridbusse erheblich zugenommen, und die repräsentativen Unternehmen sind Citic Guomeng Guli, Yepeng New Energy und Micro Macro Power.

Die Zyklenleistung einer Lithium-Manganat-Batterie ist jedoch unter Hochtemperaturbedingungen schlecht, und die Hochtemperaturleistung einer Lithium-Manganat-Batterie kann durch positive Poldotierung verbessert werden. Das modifizierte Lithiummanganatmaterial ist jedoch nicht mehr das "ursprüngliche Lithiummanganat". Die in der Industrie üblicherweise verwendeten "Mehrfachverbundwerkstoffe", der positive Pol unter Verwendung von ternären Materialien und dem gemischten Lithiummanganat-System, der negative Pol unter Verwendung von porösem Verbundkohlenstoff, verbessern die Leistung der Schnellladung weiter, aber die Sicherheit muss noch konzentriert und ständig verbessert werden.

4. Der schnell wiederaufladbare Lithiumtitanat-Akku ist für reine Elektrobusse geeignet

Lithiumtitanat-Power-Batterie ist nach dem negativen Elektrodenmaterial benannt, der positive Pol VERWENDET das ternäre Material, nimmt Zhuhai Yinlong, Mikromakro-Power, Tianjin jie wei als typisches Unternehmen. In Bezug auf die Leistung weist die Lithiumtitanat-Batterie eine hervorragende Leistung bei niedrigen Temperaturen, Sicherheit und eine gute Recyclingleistung auf. Als schnell wiederaufladbarer Akku wurde seine Multiplikatorleistung auch von der Industrie anerkannt. Lithiumtitanat weist derzeit jedoch zwei herausragende Probleme auf: Erstens ist die Energiedichte relativ niedrig, und unter dem Druck einer stetig steigenden Energiedichte, die von Politik und Markt gefordert wird, ist der derzeitige Marktanteil von Lithiumtitanat in der gesamten Leistung relativ gering Batteriemarkt. Zweitens sind die Kosten für Lithiumtitanat-Batterien aufgrund des Einflusses teurer kleiner Metallmaterialien wie Titan, Nickel und Kobalt erheblich höher als bei anderen Systemen.

Lithiumtitanat-Batterien sind anderen Systemen hinsichtlich der Lebensdauer offensichtlich überlegen, was durch die Materialeigenschaften bestimmt wird, nämlich die "Null-Dehnungs" -Eigenschaften. Der Nachteil liegt jedoch auf der Hand, die Energiedichte ist gering, die Energiedichte beträgt nur die Hälfte des ternären Systems. Aufgrund des hohen Preises werden die meisten von ihnen auch für die schnelle Beschlagnahme und Lieferung verwendet. In Zukunft ist es dringend erforderlich, nach mehr Hochspannungsanodenmaterialien und passendem Elektrolyten zu suchen, um diesen Defekt zu beheben.

5. Neue Richtung der Schnellladung - Titan- und Nioboxid-Kathodenmaterial

Titannioboxid wird auf Basis von Lithiumtitanat entwickelt. Sein Hauptvorteil besteht darin, dass die theoretische Kapazität von Titannioboxid etwa 280 mAh / g beträgt, verglichen mit der theoretischen Kapazität von 175 mAh / g Lithiumtitanat.

Im Oktober 2017 gab Toshiba offiziell bekannt, dass es erfolgreich eine neue Generation von Automobil-Lithium-Ionen-Batterien entwickelt hat, die voraussichtlich 2019 im Handel erhältlich sein werden. Die Batterie verwendet Titannioboxid-Material im Vergleich zum aktuellen ternären Lithium-Eisen-Phosphat und andere Technologien, um störende Fortschritte zu erzielen. Der neue Akku bietet die Vorteile einer hohen Energiedichte und einer schnellen Ladeeffizienz. Das Aufladen von bis zu 90% des Akkus dauert nur 6 Minuten und kann 320 Kilometer zurücklegen. Das Aufladen von Lithiumbatterien dauert derzeit durchschnittlich 30 Minuten, bis zu 80 Prozent.

Darüber hinaus ist das Konzept der "Graphenbatterien" seit langem ein heißes Thema, wird aber auch in der Branche kontrovers diskutiert. In Lithiumbatterien wird Graphen hauptsächlich als kathodenaktives Material und leitfähiges Additiv verwendet. In Bezug auf die Schnellladefähigkeit kann die Verwendung von Graphen als leitfähiges Mittel oder das Bedecken von ternärem Lithiumeisenphosphat / Lithiummaterial mit Graphen einen besseren Schnellladungseffekt erzielen. Aufgrund der umfassenden Kosten, Prozessschwierigkeiten und anderer Indikatoren besteht jedoch immer noch eine große Herausforderung.

Iii. Marktaussichten für Schnellladeprodukte

Mit hoher Energiedichte, schnellem Laden und niedrigem Preis ist dies das ideale Batterieprodukt, das Benutzer am meisten erwarten. "Sie können Ihren Kuchen nicht haben und ihn auch essen." Unter dem bestehenden Lithium-Ionen-Batteriesystem sind die fünf wichtigsten Indikatoren für die Leistungsbatterie, wie Multiplikatorleistung, Energiedichte, Lebensdauer, Sicherheit und Preis, in der relativ stabilen Radarkarte festgelegt. Wenn ein Indikator verbessert wird, leiden die anderen Indikatoren relativ.

Gegenwärtig wird eine Schnellladebatterie hauptsächlich in neuen Energiebussen verwendet, da sie aufgrund ihrer starken Selektivität für Städte und Zielgruppeneinheiten, dh Städte oder Einheiten mit relativer finanzieller Unterstützung, dazu neigen, Batteriebusse schnell zu laden. Unter dem Gesichtspunkt des Marktentwicklungspotenzials werden jedoch die Wachstumsrate und der Marktumfang von Personenkraftwagen und speziellen Logistikfahrzeugen künftig höher sein als die von Personenkraftwagen, sodass sich die Verbrauchsstruktur von Schnellladebatterien auf diese beiden Typen verlagern wird von Modellen in der Zukunft.

Laut Chinas Batteriedaten produzierte China im Jahr 2017 6.486 Schnellladebusse, und die installierte Kapazität der Batterien erreichte 597,52 MWh, was 6% der Gesamtzahl der neuen Energiebusse entspricht. Unter diesen ist die Laderate von Schnellladebusprodukten mit 6,42 c am höchsten. Das Produktionsvolumen von 47771 Fahrzeugen und die Batteriekapazität von 480,68 mwh im 3c-5c-Modell wurden multipliziert. Die Produktion des Modells 5c-10c ist 1715 und die Batteriekapazität beträgt 116,84 MWh. Gegenwärtig konzentriert sich das Schnellladeverhältnis des Schnellladebusses hauptsächlich auf 3 ° C bis 5 ° C. Aus Sicht des Batterietyps war Lithiumtitanat 2017 das Hauptbatteriematerial des Schnellladebusses mit einer Ladekapazität von 571,54 MWh, was 95,65% entspricht.

Nach den Auslieferungen von 4 Typen von power-batterien im Jahr 2017 wird 1,54 GWh Lithiummanganat teilweise in Plug-in-Hybridfahrzeugen verwendet, die teilweise die Anforderungen einer kleinen Schnellladung erfüllen, und 16 tW-Batterien mit 16 GWh, die teilweise die Anforderungen einer kleinen Schnellladung erfüllen. Insgesamt eignen sich ternäre schnell wiederaufladbare Batterien für Personenkraftwagen, Lithiumeisenphosphat, Lithiumtitanat und andere schnell wiederaufladbare Batterien für Personenkraftwagen, schnell wiederaufladbare Lithiummangansäurebatterien für Plug-in-Hybridfahrzeuge, Titannioboxid oder schnell wiederaufladbare neue Richtung.

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