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告別充電、直接更換電池在電動車上可能實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(yè)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(yè),特別是磷酸鐵鋰電池的發(fā)展而風生水起,成為業(yè)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(fā)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(xiàn)。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(huán)不會有脫層現(xiàn)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(huán)過程的動態(tài)內阻增幅;
?提高一致性,增加電池的循環(huán)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(huán)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(guī)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(guī)涂層厚度為雙面2~3μm,涂層區(qū)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(qū)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(guī)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(zhàn)。

粗略一看,四驅賽車跟現(xiàn)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(yè),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(fā)。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(yè)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(jié)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(tài)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(tǒng),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(xù)航能力。

而奔馳、寶馬也在研發(fā)自己的電池組及相關系統(tǒng),核心技術定會牢牢掌控手中。因為這一組件及相關系統(tǒng)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(qū)域性”、行業(yè)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(yè)鏈。因為專業(yè)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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