Einführung einer neuen Energiebatterie, dem neuesten Durchbruch in der Autobatterietechnologie

In den letzten Jahren hat Chinas Energiebatterieindustrie mit dem rasanten Wachstum der Produktion und des Verkaufs neuer Energiefahrzeuge große Fortschritte gemacht. Die Kernkomponente eines neuen Energiefahrzeugs ist die Leistungsbatterie des Fahrzeugs, die die Energiequelle des neuen Energiefahrzeugs darstellt und die Reichweite des Fahrzeugs direkt bestimmt.

Die ternäre Batterie und die Lithiumeisenphosphatbatterie sind die führenden Anwendungen im Pkw- und Nutzfahrzeugbereich. Gegenwärtig ist die Pkw-Batterie hauptsächlich ternär, und die Nutzfahrzeugbatterie ist hauptsächlich eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie.

Klassifizierung neuer Energiebatterien

Zuerst Blei-Säure-Batterie

Als relativ ausgereifte Technologie sind Blei-Säure-Batterien nach wie vor die einzigen Batterien für Elektrofahrzeuge, die aufgrund ihrer geringen Kosten und ihrer hohen Entladungsrate in Massenproduktion hergestellt werden können. Bei den Olympischen Spielen in Peking gab es 20 Elektrofahrzeuge, die Blei-Säure-Batterien verwendeten, um Transportdienste für die Olympischen Spiele bereitzustellen.

Die spezifische Energie, die spezifische Leistung und die Energiedichte von Blei-Säure-Batterien sind jedoch sehr gering, und Elektrofahrzeuge, die diese als Stromquelle verwenden, können keine gute Geschwindigkeit und Reichweite haben.

Zweitens Nickel-Cadmium-Batterie und Nickel-Wasserstoff-Batterie

Obwohl die Leistung besser ist als die von Blei-Säure-Batterien, enthält sie Schwermetalle, die nach dem Aufgeben Umweltverschmutzung verursachen können.

Die Nickel-Wasserstoff-Batterie ist gerade in ein ausgereiftes Stadium eingetreten und ist das einzige Batteriesystem, das derzeit in dem in Hybridfahrzeugen verwendeten Batteriesystem verifiziert, kommerzialisiert und skaliert wird. Der aktuelle Marktanteil von Hybridbatterien liegt bei 99% Nickel-Wasserstoff-Batterien, kommerziell ist der Toyota Prius der Vertreter der Chemikalie. Zu den weltweit größten Herstellern von Autobatterien gehören derzeit hauptsächlich PEVE und Sanyo in Japan. PEVE belegt 85% der weltweiten Hybrid-Ni-MH-Batterie für Kraftfahrzeuge. Derzeit werden die wichtigsten kommerziellen Hybridfahrzeuge wie Toyotas Prius, Alphard und EsTIma sowie Hondas Civic, Insight usw. die Nickel-Wasserstoff-akkus von PEVE verwendet. In China waren Changan Jiexun, Chery A5, FAW Pentium, General Motors und andere Markenautos im Demonstrationsbetrieb, sie verwenden auch Nickel-Metallhydrid-Batterien, aber die Batterie wird hauptsächlich im Ausland gekauft, die inländische Nickel-Wasserstoff-Batterie in der Auto noch in der F & E-Matching-Phase.

Drittens Lithiumbatterie

Die traditionellen Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien und Nickel-Wasserstoff-Batterien sind in ihrer eigenen Technologie relativ ausgereift, werden jedoch als Leistungsbatterien in Kraftfahrzeugen verwendet. Gegenwärtig entscheiden sich immer mehr Autohersteller für die Verwendung von Lithiumbatterien als Leistungsbatterie für Fahrzeuge mit neuer Energie.

Weil eine Lithium-Ionen-Batterie die folgenden Vorteile hat: hohe Arbeitsspannung (dreimal so hoch wie eine Nickel-Cadmium-Batterie, Wasserstoff-Nickel-Batterie); große spezifische Energie (bis zu 165 Wh / kg, was dem Dreifachen der Wasserstoff-Nickel-Batterie entspricht); kleine Größe; geringes Gewicht Lange Lebensdauer; niedrige Selbstentladungsrate; kein Memory-Effekt; keine Verschmutzung.

Viele bekannte Autohersteller entwickeln derzeit Fahrzeuge mit Lithiumbatterien wie Ford, Chrysler, Toyota, Mitsubishi, Nissan, Hyundai, Courreges und Ventury. Inländische Autohersteller wie BYD, Geely, Chery, Lifan und ZTE sind in ihren Hybrid- und reinen Elektrofahrzeugen ebenfalls mit Lithiumbatterien ausgestattet.

Der Engpass, der derzeit die Entwicklung von Lithium-Ionen-Leistungsbatterien behindert, ist: Sicherheitsleistung und Managementsysteme für Kraftfahrzeugbatterien. In Bezug auf die Sicherheitsleistung weist der lithium-ionen-akku eine hohe Energiedichte, eine hohe Betriebstemperatur und eine raue Arbeitsumgebung sowie ein personenorientiertes Sicherheitskonzept auf. Daher haben Benutzer sehr hohe Anforderungen an die Batteriesicherheit. In dem Managementsystem der Autobatterie ist es notwendig, die Spannung durch Anschließen mehrerer zu erhöhen, da die Arbeitsspannung der Autobatterie 12 V oder 24 V und die Betriebsspannung der Lithiumionenbatterie mit einer Leistung 3,7 V beträgt von batterien in reihe, aber es ist schwierig, die Batterie zu implementieren. Vollständig gleichmäßiges Laden und Entladen, wodurch eine einzelne Batterie in einer Reihe von Batteriepacks unausgeglichen geladen und entladen wird. Die Batterie wird unter- und überladen, und diese Situation führt zu einer starken Verschlechterung der Batterieleistung und letztendlich zu As Infolgedessen funktioniert die gesamte Batterie nicht richtig oder wird sogar weggeworfen, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Batterie stark beeinträchtigt.

Viertens Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie

Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist auch eine Art lithium-batterie, die weniger als die Hälfte der Energie einer Lithium-Kobaltoxid-Batterie hat, aber ihre Sicherheit ist hoch, die Anzahl der Zyklen kann das 2000-fache erreichen, die Entladung ist stabil und der Preis ist günstig , was eine neue Wahl für die Fahrzeugleistung wird.

Nach Ansicht der Industrie handelt es sich bei BYDs "Eisenbatterie" eher um eine Lithiumeisenphosphatbatterie.

Fünftens Brennstoffzelle

Kurz gesagt, eine Brennstoffzelle ist eine Energieerzeugungsvorrichtung, die in einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel vorhandene chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Brennstoff und Luft werden getrennt in die Brennstoffzelle eingespeist und der Strom wird wunderbar erzeugt. Es sieht aus wie eine positive und negative Elektrode und ein Elektrolyt, wie eine Batterie, aber tatsächlich kann es keinen "Strom speichern", sondern ein "Kraftwerk".

Das vielversprechendste für Automobile ist die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle. Sein Arbeitsprinzip lautet: Durch das Einleiten von Wasserstoff an die negative Elektrode werden durch die Einwirkung des Katalysators (Platin) zwei Elektronen im Wasserstoffatom getrennt. Unter der Anziehungskraft der positiven Elektrode erzeugen die beiden Elektronen Elektrizität durch einen externen Stromkreis, und die Elektronen verlieren Elektronen. Ionen (Protonen) können die Protonenaustauschmembran (dh den Festelektrolyten) passieren und sich an der positiven Elektrode mit den Sauerstoffatomen und Elektronen zu Wasser rekombinieren. Da Sauerstoff aus der Luft gewonnen werden kann, solange die negative Elektrode kontinuierlich mit Wasserstoff versorgt wird und Wasser (Dampf) rechtzeitig abgeführt wird, kann die Brennstoffzelle kontinuierlich elektrische Energie liefern.

Da die Brennstoffzelle die chemische Energie des Brennstoffs direkt in elektrische Energie umwandelt, ohne den Verbrennungsprozess zu durchlaufen, ist sie nicht durch den Carnot-Zyklus begrenzt. Gegenwärtig beträgt der Wirkungsgrad der Umwandlung von Brennstoff in elektrische Energie eines Brennstoffzellensystems 45% bis 60%, während der Wirkungsgrad der thermischen Stromerzeugung und der Kernenergie etwa 30% bis 40% beträgt.

Durchbruch bei der Batterie neuer Energiefahrzeuge

" Im vergangenen Jahr hat sich die Elektrofahrzeugindustrie in eine qualitativ hochwertige Entwicklung verwandelt, und die Situation ist sehr erfreulich." Am 7. Januar, am Vorabend des China Diaoyutai Forums, akzeptierte der Vorsitzende des 100-köpfigen Verbandes der chinesischen Elektrofahrzeuge, Qingtai Chen, den Bericht des Wirtschaftsberichts des 21. Jahrhunderts in einem Interview.

Die Hauptleistung der hochwertigen Entwicklungstransformation ist: Die positive Entwicklung hat die umgekehrte Entwicklung fast vollständig ersetzt, die Innovationsfähigkeit hat sich weiter verbessert und das technische Gesamtniveau hat einen großen Schritt erreicht. Die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen bei Nutzern und auf dem Markt hat rapide zugenommen. Die Hauptprodukte Vom mittleren und unteren bis zum mittleren und oberen Bereich haben einige bereits vorgeschlagen, auf High-End-Autos und Luxusmarken abzuzielen.

Gleichzeitig verbessert sich das industrielle System der Elektrofahrzeuge in China allmählich, wenn sich die größten Automobilunternehmen der Welt bemühen, den Übergang zu Elektrofahrzeugen anzukündigen. Die Hauptkomponenten, insbesondere die Leistungsbatterien, haben immer ein Weltklasse-Niveau beibehalten, und die Hauptkomponenten und Unterstützungsfunktionen haben sich schnell verbessert.

Kostengünstiges Supertreibstoffauto

Im Jahr 2017 betrug der kumulierte Absatz neuer Energiefahrzeuge in China von Januar bis November 609.000 Einheiten, eine Steigerung von 51,4% gegenüber dem Vorjahr, und das jährliche Ziel, 700.000 Fahrzeuge fertigzustellen, war nur einen Schritt entfernt. Einige Experten sagen voraus, dass die Verkaufsdaten für Dezember noch nicht veröffentlicht wurden, aber der Gesamtabsatz neuer Energiefahrzeuge im Jahr 2017 könnte 800.000 überschreiten.

"Elektrofahrzeuge werden einen kritischen Punkt erreichen, dh die Kostenleistung von Elektrofahrzeugen wird die von Kraftstofffahrzeugen erreichen und übertreffen. Wenn diese Hürde überwunden wird, können sich Elektrofahrzeuge unabhängig von den Marktkräften entwickeln. Jetzt hängt es von der Politik ab und staatliche Subventionen. Qingtai Chen sagte Reportern, dass nach der vollständigen Abschaffung der Finanzsubventionen, der Doppelpunktpolitik als alternative Politik, der Anteil neuer Energiefahrzeuge im Jahr 2020 auf der Grundlage von 12% weiter steigen wird.

Wann wird dieser Schwellenwert angezeigt? Qingtai Chens Urteil ist ungefähr 2025.

In diesem Zusammenhang schlug Qingtai Chen vor, dass Automobilunternehmen unter folgenden Gesichtspunkten vorbereitet werden sollten: Erstens werden sie nach dem Abklingen der finanziellen Subventionen gute Arbeit bei der Gewährleistung einer nachhaltigen Entwicklung leisten. Darüber hinaus müssen Elektrofahrzeuge selbst ihre Kostenleistung durch geringes Gewicht und Energieeinsparung verbessern. Zweitens erfordert die Produkttechnologie einen zweizeiligen Betrieb. Eine der Frontlinien ist die Verbesserung der Fahrfunktion des Autos. Die andere besteht darin, eine intelligente Netzwerkverbindung und gemeinsame Nutzung auf neue Energiefahrzeuge anzuwenden. Drittens ist das automatische Fahren eine herausragende Höhe für die Zukunft. Viertens müssen wir dem Markenaufbau in einer begrenzten Zeit große Aufmerksamkeit schenken.

Gleichzeitig ist mit der tiefen Integration der Automobilindustrie in neue Technologien wie Elektrifizierung, Intelligenz und Informationstechnologie eine große Anzahl neuer Energieerzeugungsunternehmen in China entstanden. Chinas Autoindustrie verlässt die Straße von einem großen Autoland zu einem starken Autoland.

"Um bei Elektrofahrzeugen wirklich auf der globalen Bühne zu stehen oder unsere eigenen einzigartigen Merkmale zu entwickeln, ist es unmöglich, sich ausschließlich auf Elektrofahrzeuge zu verlassen, und es ist schwierig, bessere Ergebnisse als bei herkömmlichen Autos zu erzielen. Wenn wir uns jedoch darum bemühen können Aspekte wie Netzwerkverbindung, Intelligenz und gemeinsames Reisen werden wir überwinden können, da dies unsere Stärke ist. Ich hoffe sehr, dass Internetunternehmen in großem Umfang in die Elektrofahrzeugbranche eintreten und diesen Kuchen teilen, um das Gen von zu verändern traditionelle Autos ", sagte Chen Qingtai.

Minggao Ouyang, Executive Vice President von China Electric Vehicles 100, betonte jedoch, dass die Kerntechnologie von Elektrofahrzeugen in der Regel die Batterie-, Motor- und elektronische Steuerung für OEMs ist. Es geht mehr um die Integration von Marken-, Technologie- und Marketingdienstleistungen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Autos zeigt sich dies insbesondere bei Elektrofahrzeugen, und die Kluft zwischen chinesischen Autoherstellern und ausländischen Autoherstellern zeigt sich stärker im Gesamtstromverbrauch. "Nissans neue Generation des Windes, unter den europäischen Arbeitsbedingungen, 40-Grad-Elektro laufen mehr als 300 Kilometer, selbst unter den japanischen Arbeitsbedingungen kann bis zu 400 Kilometer laufen, die Kluft zwischen unseren nationalen Automobilunternehmen und ihnen ist relativ groß." Minggao Ouyang Sagen Sie es dem Reporter.

Power Battery hat einen großen Durchbruch in der Energie

Minggao Ouyang sagte auch, dass Chinas Power-Batterietechnologie im Jahr 2017 erhebliche Fortschritte gemacht hat, die Energiedichte des Power-Batteriesystems 150 Wattstunden / kg oder mehr Lithium-Ionen-Power-Batteriezellen erreicht hat, als die Energie voraussichtlich 300 Watt erreichen wird bis 2020 Zeit / kg Ziel.

Am 1. März 2017 haben das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, das Ministerium für Wissenschaft und Technologie und das Finanzministerium den „Aktionsplan zur Förderung der Entwicklung der Kraftfahrzeugbatterieindustrie“ (im Folgenden: veröffentlicht) veröffentlicht bezeichnet als „Aktionsplan“), in dem das Hauptziel der Entwicklung von Strombatterien bis 2020 vorgeschlagen wurde. Im Jahr übersteigt die spezifische Energie der neuen Lithium-Ionen-Batterieeinheit 300 Wattstunden / kg; Die spezifische Energie des Systems strebt an, 260 Wattstunden / kg zu erreichen, die Kosten werden auf weniger als 1 Yuan / Wattstunde reduziert und die Nutzungsumgebung beträgt -30 ° C bis 55 ° C mit 3C-Ladefähigkeit. Bis 2025 hat die Batterie-Technologie des neuen Systems mit einer monomerspezifischen Energie von 500 Wattstunden / kg Durchbrüche erzielt.

"Gegenwärtig ist die Technologieforschung und -entwicklung im In- und Ausland im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau, aber der Kern von Lithium-Ionen-Batterien ist die Sicherheit." Minggao Ouyang sagte, dass Ningde Times New Energy, Tianjin Lishen und Hefei Guoxuan bei der speziellen Erforschung neuer Energiefahrzeuge einen größeren technologischen Durchbruch erzielt haben.

Es versteht sich, dass die Energiedichte der Leistungsbatteriezellen in der Ningde-Ära 304 Wattstunden / kg erreicht hat, die Lebensdauer im Grunde etwa das 1000-fache beträgt und alle Sicherheitstests bestanden wurden; Darüber hinaus unterscheiden sich die Lebensdauer und die Energiedichte des Teams von Lishen und Guoxuan von den Zielanforderungen.

Die Entwicklung der chinesischen Energiebatterietechnologie ist jedoch nicht ausgewogen. Minggao Ouyang sagte Reportern, dass die aktuelle Forschung zu Batterien in China in vier Aspekte zusammengefasst werden kann: Erstens kann die spezifische Energie von 300 Wattstunden / kg Monomer im Jahr 2020 industrialisiert werden, aber die Sicherheit sollte gestärkt werden. Die beiden neuen Arten von Zielen, Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien, machen derzeit im In- und Ausland relativ langsame Fortschritte. Im Jahr 2017 wurden keine Durchbrüche erzielt. Drittens erwärmt sich die Industrialisierung von Festkörperbatterien weiter, aber die Fest-Fest-Grenzfläche ist stabil. Die Begrenzung der beiden Probleme der Aufladbarkeit von Metall- und Lithiumanoden, die echte vollfeste Lithiummetallanodenbatterie, ist noch nicht ausgereift, aber die Lithiumionenbatterie mit anorganischem Sulfid als Festelektrolyt hat einen Durchbruch erzielt; Die vierte ist Chinas lithiumreiche Anode mit hoher Kapazität. In Bezug auf die Materialien wurden 2017 einige Durchbrüche erzielt. Die innovative Lithium-Ionen-Batterie, die auf einer lithiumreichen positiven Elektrode mit hoher Kapazität und einer negativen Silizium-Kohlenstoff-Negativelektrode mit hoher Kapazität basiert, ist praktikabler als eine Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterie.

Nach diesem Urteil wird die Energiedichte der chinesischen Batteriezellen im Jahr 2020 300 Wattstunden / kg erreichen, die spezifische Leistung 1000 Wattstunden / kg, der Zyklus mehr als das 1000-fache und die Kosten weniger als 0,8 Yuan / Wattstunde sein; 2020-2025, Leistung Die Energiedichte der Batteriezellen kann von 300 Wattstunden / kg auf 400 Wattstunden / kg erhöht werden, und die Kosten pro Wattstunde werden von 0,8 Yuan auf weniger als 0,6 Yuan gesenkt.

"Im Jahr 2025 beträgt die angemessene Kilometerleistung eines reinen Elektroautos mit einem allgemeinen Preis-Leistungs-Verhältnis 300 bis 400 km. Im Jahr 2030 wird sich der größte technologische Durchbruch im Elektrolyten niederschlagen. Die Festkörperbatterie wird im Maßstab industrialisiert und die Batteriezelle wird voraussichtlich 500 Wattstunden / kg erreichen. Im Jahr 2030, dem herkömmlichen kostengünstigen Modell, sollte die Reichweite mehr als 500 Kilometer erreichen können. " Ming Gao Ouyang sagte.

Der neueste Durchbruch in der Autobatterietechnologie

Vor nicht allzu langer Zeit hat das US-amerikanische Fisker-Automobil eine Patentnachricht herausgegeben, die weltweite Aufmerksamkeit erregt hat. Es wurde eine Festkörperbatterie entwickelt, die die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen mit nur 1 Minute Ladezeit auf 804 km erhöhen kann. Im Jahr 2020 haben die Material- und Herstellungstechnologiekosten die Kosten auf ein Drittel der herkömmlichen Lithiumbatterien gesenkt.

Festkörperbatterien haben das Sichtfeld der meisten Menschen betreten. Tatsächlich sind sie die gleichen wie die aktuellen flüssigen Lithiumbatterien. Der größte Unterschied besteht darin, dass der Elektrolyt fest wird und mehr geladene Ionen durch Dichte und strukturelle Vorteile konzentriert werden. An einem Ende kann es mehr Strom leiten und die Batteriekapazität wird stark erhöht.

Die bemerkenswertesten Merkmale von Festkörperbatterien sind zwei. Eines ist die hohe Energiedichte. Viele Labors haben bereits 300-400 Wh / kg erreicht, was dem 2,5-3-fachen herkömmlicher Lithiumbatterien entspricht. Darüber hinaus ist es sicherer und eliminierter. Verbrennungsgefahr durch Unfälle wie Risse oder hohe Temperaturen.

Festkörperbatterien weisen natürlich auch Mängel auf, dh die Gesamtleitfähigkeit ist gering, der Innenwiderstand ist groß und die Ladegeschwindigkeit ist langsam. Wie das amerikanische Fisker-Auto 1 Minute lang aufgeladen werden kann und 800 Kilometer lang hält, ist sein Kerngeheimnis.

Wenn Festkörperbatterien wirklich kostengünstig industrialisiert und marktorientiert sein können, wird dies im Allgemeinen das Kernproblem der gegenwärtigen Beliebtheit von Elektrofahrzeugen vollständig lösen, und neue Energiefahrzeuge werden Benzinfahrzeuge wirklich töten.

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