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 非常5+5 发表于: 2013-12-25 08:58:12|显示全部楼层|阅读模式

新浪试车技术聊电动车发展 电池待突破

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电动车电池
  前段日子特斯拉起火的事儿在网上炒的沸沸扬扬,所以在广州车展期间留意了一下目前的电动车电池,发现现在电动车的动力电池以锂离子电池为主,连之前很火的燃料电池技术已经逐渐不再出现。
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汽车自燃的事件并不少,也未见人们放弃汽车、置疑汽车的安全。对于碰撞燃烧的电动车反而指责颇多。
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面对汽车燃烧,大众的注意力却在车托引导下放在了是什么品牌在燃烧。可见幕后黑手的威力。
  至于电动车的接受问题,我认为所有新技术被接受总是有一个过程。没有人因为汽油易燃易爆而弃用汽车,因为通过100多年的接触和理解,汽油的危险性已经被认识,并被认为在可承受范围之内。电动车成为日常交通工具没几天,所以公众尚未对这种新技术的危险性进行过心理评估也无法衡量其危险性是否像汽油那样在可接受的范围内。当然更重要的是在汽油车的世界中你没得选择,只能接受汽油的危险性,并通过技术手段降低其危险。另外,外界因素的干扰也不可否认,新势力的抬头总是会被已经强大的旧势力打压。
  抛开主观因素和外界影响之后,再客观的看待电池危险性。目前电动车采用的主要都是锂离子电池,其优点是能量密度高、放电功率大、循环寿命长、无记忆效应、自放电少。缺点是使用要求较多,过充、过放都会缩短寿命,严重的过充、过放会导致起火、爆炸。日常生活中使用的都是锂离子电池,常简称为“锂电池”,真正的锂电池是以锂金属为负极的电池,因为危险性大而很少用于日常用途。

锂离子电池的分类
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锂离子电池原理示意,左侧为锂化合物正极、右侧为碳负极
  目前汽车用的锂离子电池主要分成两派:锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。特斯拉使用的是在汽车领域应用不多的钴酸锂电池,这种电池在日用电器上比较多。前面所说各种锂化合物指的是锂离子电池的正极,其中的锂离子可以通过电解液在正负极之间移动形成电流。充电时锂离子移动至负极(碳)镶嵌在碳的微孔中,负极储存的锂离子越多、电池的电容量越大。放电时锂离子离开负极(碳),返回到正极(锰酸锂/磷酸铁锂/钴酸锂)释放电能。

目前电动车使用锂离子电池类型:
电池种类锰酸锂电池磷酸铁锂电池钴酸锂电池
生产企业韩国LG
  日本NEC
  日本东芝
美国A123
  日本Sony
  中国比克
  中国比亚迪
日本松下
使用车型日产Leaf
  三菱I-MIEV
  沃蓝达
比亚迪电动系列
  北汽电动车系列
  上汽电动车系列
  之诺1E
  Fisker Karma
特斯拉Model S

锂离子电池的不同发展道路
  在选择锂离子电池正极的材料时,不同国家走上了不同的道路。最早日本企业在锰酸锂电池一条路上走到黑,韩国企业很快跟进。美国则是在锰酸锂和磷酸铁锂两条道路上前进。钴酸锂以前被应用在笔记本电脑上,特斯拉将其引入电动车领域。中国为了“弯道超车”必须走一条新路,所以也选择了磷酸铁锂。
  各种材料的锂离子电池正极有不同的优缺点,锰酸锂电池具有成本低、低温性能好、能量密度高的优点,但是材料稳定性差,容易分解、膨胀。磷酸铁锂电池则稳定性好,安全性更高一些,但低温环境下性能下降十分厉害,而且容量也比较低。

电池类型与起火事件
  上面提到的两种锂离子电池在过去都有过起火的记录,在使用锰酸锂电池和磷酸铁锂电池的车型中有美国的Fisker Karma这样一款在特斯拉之前的著名豪华电动车,也有通用汽车的沃蓝达。翻看以往的新闻,这两款车都着过火。
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港口被烧毁的Fisker Karma
  2011年11月,新泽西一港口的320辆菲斯克Karma电动车被飓风桑迪毁坏,其中一台车因为洪水的浸泡导致短路起火,火势很快波及其相邻的Karma电动车,最终有16辆Kama被烧毁。它们使用的是美国123A公司生产的磷酸铁锂电池。
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自燃的沃蓝达
  同样在2011年11月,有一条新闻说的是NHTSA(美国高速公路安全管理局)将一台刚做完碰撞测试后的沃蓝达扔到了自己的车库里,结果在夜深人静的时候这台车着了,顺势烧了车库和里面的另外三辆车。关于火灾原因的调查将事件源头指向了韩国LG公司生产的锰酸锂电池。
  看来2011年11月那千年一遇的“光棍节”也是电动车的受难日,电池起火事件给电动车产业一记重拳。现在Fisker频临破产,沃蓝达全面改进电池设计、通用的其他一些电动车放弃了LG的锰酸锂电池转而选择美国123A公司的磷酸铁锂电池。
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手机起火也不鲜见,但是没有影响人们继续使用手机,难道是因为没有汽油驱动的手机?
  现在摆在电动车企业面前的是一个困局,只要使用锂电池就要面对风险,相对安全的镍氢电池只能用在耗电量较小的混合动力车上。汽车不像手机,即使手机电池也爆炸、燃烧,但是因为世面上没有燃油动力的手机所以人们仍然会选择使用锂离子电池的手机。
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 楼主|非常5+5 发表于: 2013-12-25 08:58:12|显示全部楼层
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电动车结构设计上的差异
  即使电动车有各种不成熟的地方,但根据目前的形势,电动车仍是中国国家扶持的未来产业之一,所以今年的广州车展上很多企业都推出用量产车改装的电动车产品,其中大部分都是自主品牌。
  比较有趣的现象是,外国品牌在开发电动车时都是以一种系统工程的方式开发,所有纯电动车产品都是全新研制的,包括车身、底盘、动力系统、悬挂系统、驱动模式等等。这就在设计之初考虑到电动车与内燃机车在结构上的不同,包括电池的合理安装位置、电机的安装位置、控制器的安装位置、电路的保护等等。
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特斯拉的底盘和电池设计为一体
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BMW i3的车架也是针对电动车独立设计的
  而绝大部分自主品牌电动车都是用现有内燃机车的车身作为基础,硬塞进去一套电动机构,拆掉内燃机及其附件的空腔里都塞上电池,很有拼凑、应急的感觉。至于这是为了完成上级下达的任务还是获得国家补贴都不好说。因此目前除了电池本身和国际水平差距不大外,在基础的车辆设计方面,中国与外国的差距仍然很大。

艰难的商业化道路
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公用车辆在电动化道路上快速前进
  目前国内销售的电动车不下10种,即使北京这样限号的城市开出电动车不用摇号的有利政策,真正敢购买电动车的人还是少之又少。所以电动车在中国的首批用户基本都姓“公”。电动公交车、出租车、清洁车、特种车、公务车等等,国家支持电动车产业发展的决心依然坚定。
  电动车企业也在摸索中前进,现在的电池发展方向非单一,目前就有5种以上锂离子电池、燃料电池、超级电容等等储电设备,而没有一种敢说自己是最成熟、稳定的产品。脱离了冷战时代的世界不再会有长期不能商业化的技术发展,所有新技术都以短期内实现商业化为目的,不管十年、几十年后能给人类带来怎样的福利,立刻能挣钱才行。所以CERN这样的机构预算在缩减,NIF计划启动20年来进展缓慢。算不上重点工程的电动车发展如何在技术研究的投入和商业运营的利润之间取得平衡是考验智慧的。

电动车的远景
  现在,电动车仍然是个困局,电池技术没有本质性的突破,在提升电动车里程方面都是在电池的排列方式上下功夫。充电时间也无法缩短,快充不可避免会影响到电池的寿命,而一套快充设备的价格相当于一台电动车的价格。电动车一直在等待电池技术的突破,在电池技术尚未打破瓶颈的前提下电动车仍然是小范围的试用品或者高端玩具。
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