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事關(guān)新能源車！浙大最新發(fā)布

轉(zhuǎn)載 張金蘭于 2024/03/10 08:09:31 發(fā)布 IP屬地：未知 來(lái)源： 作者： 3421 閱讀 0 評(píng)論 34 點(diǎn)贊

-70℃的低溫環(huán)境也能充電！
最近
浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
范修林研究員團(tuán)隊(duì)
一項(xiàng)關(guān)于新型電解液的研究成果
刊發(fā)在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》上
這項(xiàng)研究成果有望幫助
鋰離子電池突破充電速度
工作溫度和安全性能的“瓶頸”

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浙大研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的鋰離子軟包電池。受訪者供圖

電池，是新能源車的動(dòng)力源。政府工作報(bào)告多次提及新能源汽車。中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，從2018年年產(chǎn)銷量剛過(guò)百萬(wàn)輛，再到2023年年產(chǎn)銷量近千萬(wàn)輛，甚至正成為“世界寵兒”。

但眾所周知，新能源車電池“怕冷”。受制于鋰電池特性等因素，目前我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)總體呈現(xiàn)南方熱北方冷的格局。

這一次，科技創(chuàng)新將帶來(lái)改變格局的曙光嗎？鋰電池為何會(huì)怕冷？離大規(guī)模商業(yè)還有多遠(yuǎn)？潮新聞?dòng)浾卟稍L了范修林研究員及業(yè)內(nèi)專家。

怕凍的電動(dòng)車

對(duì)于新能源車怕冷一事，東北的“老鐵們”最有發(fā)言權(quán)。新能源汽車“趴窩”“排長(zhǎng)隊(duì)充電”“電池被凍住”“續(xù)航大減”等新聞，頻頻沖上“熱搜”。低溫考驗(yàn)下的電動(dòng)車，也被調(diào)侃為電“凍”車。

那鋰電池為什么會(huì)怕凍？

“這與鋰電池本身的特性有關(guān)?！?/strong>范修林表示，鋰電池要實(shí)現(xiàn)快充，其中的離子要實(shí)現(xiàn)快速地遷移。但是在低溫下，鋰電池會(huì)出現(xiàn)離子傳輸動(dòng)力學(xué)緩慢、電解液電導(dǎo)率低、內(nèi)阻增加等問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致容量快速衰減、循環(huán)壽命縮短、安全風(fēng)險(xiǎn)增加等問(wèn)題。

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范修林團(tuán)隊(duì)。受訪者供圖

范修林表示，電解液是電池中唯一與其它組件直接進(jìn)行物理接觸的元素，在實(shí)際運(yùn)行中很大程度上決定著電池的工作溫區(qū)、充放電倍率、循環(huán)穩(wěn)定性及壽命。因此，要突破低溫環(huán)境下的鋰電池問(wèn)題，電解液的特性顯得至關(guān)重要，范修林團(tuán)隊(duì)選擇從電解液這塊“空白區(qū)”下手。

但要讓鋰離子電解液同時(shí)具備有效的電解液-電極界面膜、寬溫域內(nèi)高離子電導(dǎo)率和快速離子傳輸動(dòng)力，這對(duì)于此前已有研究的電解液來(lái)說(shuō)都是不可能實(shí)現(xiàn)的。為了突破這項(xiàng)不可能，團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)4年的研究。

面對(duì)幾萬(wàn)種溶劑，該團(tuán)隊(duì)首次建立了一套溶劑篩選原則，將23種目標(biāo)材料制作成電解液并應(yīng)用于鋰電池，展開(kāi)實(shí)證研究。團(tuán)隊(duì)研究出的鋰離子軟包電池，如同一塊塊壓縮餅干，卻能展現(xiàn)出不同的功能效應(yīng)。不僅能夠支持在-70℃到60℃的超寬溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行可逆地充放電，還可以在室溫10分鐘內(nèi)完成快速充放電，并且十分安全。

市場(chǎng)格局待打破

一塊怕冷的鋰電池背后，折射的卻是新能源汽車尚待打開(kāi)的更大市場(chǎng)。因各種吐槽而被放大的“里程焦慮”，讓不少北方居民對(duì)新能源汽車望而卻步。中國(guó)汽車流通協(xié)會(huì)新能源分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)章弘表示，在新能源汽車的發(fā)展過(guò)程中，需要更加關(guān)注電池耐寒性問(wèn)題。

最近，乘聯(lián)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)崔東樹(shù)在其個(gè)人微信公眾號(hào)中分析了2月新能源車銷售情況，表示近期受長(zhǎng)江流域雨雪冰凍天氣的影響，電動(dòng)車的補(bǔ)能與續(xù)航短板暫時(shí)影響了消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)信心。 

盡管影響能源汽車銷售的因素很多，消費(fèi)能力、促銷政策、充電設(shè)施保障等都是，但氣候疊加鋰電池的“怕冷”特性，成為影響新能源汽車推廣的一大因素。新能源汽車市場(chǎng)南熱北冷的格局由來(lái)已久。

2022年，浙江新能源汽車滲透率為35.8%，超過(guò)全國(guó)平均水平13.9個(gè)百分點(diǎn)。海南省2023年新能源汽車的滲透率達(dá)到了50.8%。黑龍江、吉林、遼寧、新疆、甘肅等省，則估計(jì)在30%以下。

家在遼寧沈陽(yáng)的夏銘（化名）為了方便上班、出游最近考慮購(gòu)車，“國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車我看過(guò)五六款，確實(shí)很心動(dòng)，還試駕了其中三款。”但開(kāi)過(guò)新能源車的朋友，卻給她兜頭澆了一盆涼水，“等到了冬天，看你咋整。”夏銘說(shuō)，她身邊也有打算買(mǎi)新能源車的朋友，考慮到冬天續(xù)航被“勸退”了。

去年6月，工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌表示，目前我國(guó)新能源汽車全面市場(chǎng)化發(fā)展還存在著不均衡不充分的問(wèn)題。其中，從地域看受動(dòng)力電池低溫適應(yīng)性、充換電設(shè)施不足等因素影響，東北、西北等地區(qū)新能源汽車推廣應(yīng)用相對(duì)滯后，東北三省和西北五省新能源汽車保有量不到全國(guó)總量的5%，地域上呈現(xiàn)了不均衡的特點(diǎn)。提出將支持開(kāi)展高安全全氣候動(dòng)力電池、熱泵空調(diào)、整車熱管理等技術(shù)攻關(guān)，以進(jìn)一步增強(qiáng)新能源汽車低溫適用性和安全性，滿足高寒地區(qū)消費(fèi)者需求。

離大規(guī)模商用還有多久？

近年來(lái)，不少動(dòng)力電池上下游企業(yè)花了大量精力提升電池在低溫情況下的使用效率。

我省鋰電池行業(yè)的一位從業(yè)者表示，鋰電池的低溫表現(xiàn)，一直是學(xué)界以及業(yè)界都在攻關(guān)的難題。

汽車專家韓晨洪表示，為了保證電池包的溫度，目前給新能源汽車加裝PTC和熱泵是業(yè)內(nèi)常用的方案。但采用熱泵和PTC兩種方式的能耗相差30%以上，PTC的耗電量大，對(duì)電動(dòng)車冬季續(xù)航影響大。采用這樣的外部加溫方案，意味著本來(lái)容量就衰減的電池需要在制暖方面多耗電。此外，動(dòng)力電池的半固態(tài)和固態(tài)電池等創(chuàng)新也在進(jìn)行，都在致力于確保續(xù)航里程、安全性等要求下能夠大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

多位從業(yè)者向記者表示，鋰電池的電解液實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新，如果能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，將產(chǎn)生極大的效益。但是，從實(shí)驗(yàn)室的研究成果落地到商用，還有一段路要走。

范修林表示，對(duì)比目前的商用電解液來(lái)說(shuō)，新型電解液具有更優(yōu)異的倍率性能和低溫性能。由于電解液在寬溫域內(nèi)的超快離子傳輸和穩(wěn)定的電化學(xué)界面，未來(lái)的前景還是很可觀的。但他也指出，“面對(duì)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用上，新型溶劑成本較高是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)”。

但范修林也表示，該研究成果可以率先在極地科考、空間探測(cè)、海底勘探等極端溫度情況中應(yīng)用。同時(shí)，他表示，電解液的突破對(duì)鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效，未來(lái)可用于更多場(chǎng)景，“比如應(yīng)用于車載設(shè)備、電力通信、公共安全、應(yīng)急救援、醫(yī)療電子、鐵路、船舶、機(jī)器人等領(lǐng)域?！?/section>

對(duì)未來(lái)，范修林很有信心：“目前，我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)開(kāi)展緊密合作?！?/section>


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