Перспективы развития технологии быстрой зарядки

При использовании электромобилей потребителей больше всего беспокоит время зарядки и запас хода. При нынешнем техническом уровне трудно достичь времени зарядки и запаса хода, поэтому силовая батарея разработала два маршрута: один. Это особый энергетический класс, который ориентирован на дальность плавания, в основном за счет постоянного увеличения удельной энергии литиевого аккумулятора. ионный аккумулятор, тем самым увеличивая запас хода электромобиля. Второй - сосредоточиться на сокращении времени зарядки, в основном за счет улучшения литий-ионной батареи. Быстрая зарядка, сокращение времени зарядки электромобилей. С развитием технологий и углубленными исследованиями материалов литиевых батарей проблемы, с которыми столкнулись в технологии быстрой зарядки, могут быть решены одна за другой.

Во-первых, как понять быструю зарядку?

Чтобы понять быструю зарядку, нельзя не использовать профессиональный термин - скорость заряда и разряда C, можно просто понимать как скорость заряда и разряда. Скорость заряда-разряда литий-ионной батареи определяет, насколько быстро мы можем использовать для хранения определенного количества энергии в батарее или как быстро энергия внутри батареи высвобождается.

Согласно политике субсидирования новых энергетических транспортных средств 2018 года, скорость зарядки составляет менее 3C, что относится к чисто электрическим автобусам с небыстрой зарядкой. Скорость зарядки выше (включая) 3C, которая относится к чисто электрическим автобусам с быстрой зарядкой. Однако субсидия на быструю зарядку предназначена только для автобусов на новой энергии, но не для легковых автомобилей и транспортных средств для логистики.

Согласно определению отрасли и эпохи Ningde, быстрая зарядка электромобилей относится к способу зарядки с током зарядки более 1,6 ° C, то есть к технологии от 0% зарядки до 80% времени менее 30 минут. Автор всесторонне высказал мнение, что скорость зарядки составляет менее 1,6С для медленной зарядки, 1,6С-3С для небольшой быстрой зарядки и 3С для быстрой зарядки. Большинство легковых электромобилей могут обеспечивать «небольшую быструю зарядку», а скорость зарядки автобусов с быстрой зарядкой в основном сосредоточена в 3C-5C.

Если мы сравним литий-ионную батарею с креслом-качалкой, два конца кресла-качалки - это два полюса батареи, а литий-ионный аккумулятор похож на отличного спортсмена, бегающего вперед и назад на обоих концах кресла-качалки. При зарядке ионы лития генерируются на положительном электроде батареи, а образовавшиеся ионы лития перемещаются к отрицательному электроду через электролит. Углерод в качестве отрицательного электрода имеет слоистую структуру и имеет множество микропор для интеркалирования ионов лития, достигающих отрицательного электрода. Чем больше встроено ионов лития, тем выше зарядная емкость.

Во время быстрой зарядки ионы лития должны быть ускорены, чтобы мгновенно внедриться в отрицательный электрод. Это очень сложно для способности отрицательного электрода быстро принимать ионы лития. В аккумуляторе общей химической системы во время быстрой зарядки в отрицательном электроде появляются побочные продукты, что влияет на цикл и стабильность аккумулятора. Можно сказать, что плотность энергии и плотность мощности - это два направления в одной и той же батарее.

Будь то ориентация национальной политики или корпоративная технологическая структура, стремление к высокой плотности энергии обычно преследуется. Когда плотность энергии аккумуляторной батареи достаточно высока, нагрузка на один автомобиль достаточно велика, чтобы избежать так называемого «беспокойства о пробеге», и потребность в быстрой зарядке будет снижена. Однако мощность велика, и рынок трудно принять ее, если не упадет стоимость. Таким образом, если вы можете контролировать стоимость аккумулятора, с удобной емкостью зарядки + применимым запасом хода, вы можете значительно снизить беспокойство пользователя, так что быстрая зарядка имеет ценность.

Во-вторых, применение приложений быстрой зарядки для различных технологических маршрутов.

Скорость зарядки тесно связана с общими техническими и конструктивными требованиями к аккумуляторным батареям, зарядным батареям, электромобилям и электросетям. Самый большой фактор - это аккумулятор. Мы специально обсудим тенденции применения различных типов аккумуляторных батарей в направлении технологии быстрой зарядки. Практически все виды материалов положительных электродов могут использоваться для изготовления быстро заполняемых батарей, но их пригодность и преимущества различны.

1, тройной аккумулятор с быстрой зарядкой больше подходит для электрических легковых автомобилей

Тройная батарея ценится больше из-за более высокой плотности энергии. Сам по себе материал обладает отличной электропроводностью, но его реакционная способность слишком высока, что представляет собой серьезную проблему для безопасности быстрой зарядки.

Типичными предприятиями системы быстрой зарядки тройных аккумуляторов являются Ningde era, Bick и так далее. Эра Нингде разработала технологию «сверхпроводящей подсети» и «кольцо быстрых ионов», которая может обеспечить зарядку SOC от 5% до 85% за 15 минут, плотность энергии 190 Втч / кг, срок службы более 2500 раз, основная область применения - это пассажир. Ожидается, что автомобиль будет запущен в серийное производство в 2018 году.

Последний высокоэнергетический сердечник 3.0, представленный BAK в мае этого года за счет использования анодных материалов на основе кремния, катодных материалов с высоким содержанием никеля и специально разработанных электролитов, имеет плотность энергии почти 250 Втч / кг, что позволяет достичь дальность плавания 500 км. Благодаря разработке стратегии зарядки время зарядки эффективно сокращается, а эффективность зарядки повышается. В экстремальном аварийном режиме можно проехать 60 километров за 10 минут.

В соответствии с привычками использования топливного транспортного средства, необходимо полностью зарядить время зарядки в течение 10-20 минут, а увеличение заряда должно быть не менее 3-6 ° C. В настоящее время большинство чисто электрических легковых автомобилей на рынке заполняются на 80% электричеством за полчаса-час. Время зарядки сильно увеличилось за последние два или три часа, и ожидается, что в будущем оно будет сокращено до 20 минут.

2, литий-железо-фосфатные пассажиры с быстрой зарядкой доступны

Литий-фосфат железа не имеет неотъемлемых преимуществ в области быстрой зарядки. С материальной точки зрения собственная проводимость литий-железо-фосфатного материала относительно низкая, всего один процент от тройного материала, и необходимо оптимизировать проводимость литий-железо-фосфатного материала, чтобы соответствовать потребностям быстрой зарядки. Однако стоимость материала фосфата лития-железа относительно невысока. Сочетая в себе зрелый технический опыт и стабильную производительность продукта, он имеет широкую перспективу применения. Типичные предприятия включают эпоху Ниндэ, Waterma и так далее.

Ограниченный крайним пределом теоретической плотности энергии, фосфат лития-железа не имеет большого пространства для плотности энергии в будущем. Однако для коммерческих транспортных средств, таких как легковые автомобили, транспортные средства для логистики и специальные транспортные средства, была принята литий-железо-фосфатная система, и повышение плотности энергии не требуется, а быстрая зарядка становится все более и более важной.

3. Литий-манганатная батарея подходит для подключаемых гибридных автобусов.

Литий-манганатная батарея имеет характеристики мощности, скорости разряда, низкие температуры, высокую частоту напряжения, а экономическое преимущество манганата лития постепенно подчеркивается безумием сырья в тройном восходящем потоке. Однако по-прежнему существует потребность в улучшении удельной энергии и характеристик при высоких температурах. В последние годы литиево-манганатные батареи с быстрой зарядкой привели к значительному увеличению количества подключаемых гибридных автобусов, представленных такими компаниями, как CITIC Guoan Mengli, Yipeng New Energy и Weihong Power.

Однако литиево-манганатная батарея имеет плохие циклические характеристики в условиях высоких температур, и высокотемпературные характеристики литиевой манганатной батареи могут быть улучшены за счет легирования положительного электрода, но модифицированный манганат лития не является «исходным манганатом лития». В промышленности обычно используются «многокомпонентные композиционные материалы». В положительном электроде используется тройной материал и смешанная система манганата лития, а в отрицательном электроде используется пористый композитный углерод для дальнейшего улучшения характеристик быстрой зарядки, но безопасность по-прежнему требует особого внимания и постоянного повышения.

4, литий-титанатная батарея быстрой зарядки для чисто электрического автобуса

Литий-титанатная батарея названа в честь материала анода, а положительный электрод изготовлен из тройного материала. Zhuhai Yinlong, Weihong Power и Tianjin Jiewei - типичные предприятия. С точки зрения производительности, литий-титанатная батарея обладает превосходными низкотемпературными характеристиками, безопасностью и способностью к переработке, и была признана в отрасли быстродействующей батареей. Однако текущие нерешенные проблемы титаната лития имеют два момента. Во-первых, плотность энергии относительно низкая. Под давлением политики и рыночного спроса на увеличение плотности энергии текущая рыночная доля титаната лития составляет весь рынок аккумуляторных батарей. Во-вторых, из-за воздействия дорогостоящих небольших металлических материалов, таких как титан, никель и кобальт, стоимость литий-титанатных батарей значительно выше, чем у других систем.

Литий-титанатные батареи имеют значительно больший срок службы, чем другие системы батарей с быстрой заменой, что определяется природой самого материала, т. Е. «Нулевой деформацией». Однако его недостаток очевиден, плотность энергии низкая, а плотность энергии составляет лишь около половины от тройной системы. К тому же цена завышена, и большинство из них сейчас применяется в автобусах с быстрой зарядкой. Для устранения этого дефекта необходимо срочно искать материалы для катодов с более высоким напряжением и соответствующие электролиты.

5, быстрое заполнение новое направление - анодный материал из оксида ниобия титана

Оксид титана-стронция разработан на основе титаната лития. Основным преимуществом является то, что теоретическая емкость оксида титана-стронция составляет около 280 мАч / г по сравнению с теоретической емкостью титаната лития 175 мАч / г.

В октябре 2017 года компания Toshiba официально объявила об успешной разработке нового поколения литий-ионных аккумуляторов для транспортных средств, которые, как ожидается, появятся в продаже в 2019 году. В аккумуляторе используется титановый оксид висмута, что является подрывным достижением по сравнению с нынешними технологиями. такие как трехкомпонентный фосфат лития и железа. Новая батарея обладает преимуществами высокой плотности энергии и быстрой зарядки. Он может потреблять 90% электроэнергии всего за 6 минут зарядки и может проехать 320 километров. В настоящее время литиевые батареи заряжаются до 80% в среднем за 30 минут.

Кроме того, популярна идея «графеновой батареи», но в отрасли существуют разногласия. При применении литиевых батарей графен в основном используется как отрицательный активный материал и проводящая добавка. Что касается емкости для быстрой зарядки, использование графена в качестве проводящего агента или покрытие из литий-фосфат-железа / тройного литиевого материала графеном может обеспечить лучший эффект быстрой зарядки. Однако такие показатели, как полная стоимость и сложность процесса, по-прежнему остаются очень сложными.

В-третьих, перспективы рынка продуктов быстрой зарядки

Высокая плотность энергии, быстрая зарядка и низкая цена - идеальные аккумуляторные батареи, которых больше всего ожидают пользователи. Однако «рыбы и медвежьей лапы не могут быть и того, и другого». В рамках существующей системы литий-ионных батарей пять наиболее важных показателей мощности батареи, такие как производительность, плотность энергии, срок службы, безопасность и цена, фиксируются на относительно стабильной радарной диаграмме. Внутри, чтобы улучшить какой-либо один индикатор, другие индикаторы будут относительно потеряны.

В настоящее время быстрозарядные аккумуляторные батареи используются в основном в автобусах на новой энергии. Поскольку они очень избирательны по отношению к городам и аудитории, города или подразделения с относительной финансовой поддержкой, как правило, представляют собой автобусы с быстрой зарядкой аккумуляторных батарей. Однако с точки зрения потенциала развития рынка темпы роста и объем рынка легковых автомобилей и специальных транспортных средств для логистики в будущем будут выше, чем у легковых автомобилей. Следовательно, в будущем структура потребления быстро заполняемых аккумуляторных батарей сместится на эти два типа транспортных средств.

Согласно данным Battery China, в 2017 году производство легковых автомобилей с быстрой заправкой в Китае составило 6486, а установленная емкость аккумуляторов достигла 597,52 МВтч, что составляет 6% от общего количества автобусов на новой энергии. Среди них скорость зарядки легковых автомобилей с быстрой заправкой до 6,42С. Мощность модели 3C-5C составляет 4771 единица, а установленная емкость батареи - 480,68 МВтч; мощность модели 5C-10C составляет 1715 единиц, а установленная емкость батареи составляет 116,84 МВтч. В настоящее время скорость быстрой зарядки легковых автомобилей с быстрой заправкой в основном сосредоточена между 3C-5C. Что касается типа аккумулятора, то в 2017 году в качестве материала аккумулятора быстро заполняющегося легкового автомобиля используется в основном титанат лития, а установленная мощность составляет 571,54 МВт · ч, что составляет 95,65%.

Согласно четырем типам поставок аккумуляторных батарей в 2017 году, 1,54 ГВтч манганата лития используется для подключаемых гибридных автомобилей, частично удовлетворяя требованиям небольшой быстрой зарядки, а трехкомпонентная батарея на 16 ГВтч отвечает требованиям небольшой быстрой зарядки. В целом, тройная батарея с быстрой зарядкой подходит для легковых автомобилей, литий-фосфат железа, титанат лития и другие батареи с быстрой зарядкой подходят для легковых автомобилей. Литий-манганатные батареи с быстрой зарядкой подходят для подключаемых к электросети гибридных автомобилей, оксида титана и висмута или нового направления быстрой зарядки.

Страница содержит содержимое машинного перевода.