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事關新能源車！浙大最新發(fā)布

轉載 張金蘭于 2024/03/10 08:09:31 發(fā)布 IP屬地：未知 來源： 作者： 3410 閱讀 0 評論 34 點贊

-70℃的低溫環(huán)境也能充電！
最近
浙江大學材料科學與工程學院
范修林研究員團隊
一項關于新型電解液的研究成果
刊發(fā)在國際頂級期刊《自然》上
這項研究成果有望幫助
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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浙大研究團隊設計的鋰離子軟包電池。受訪者供圖

電池，是新能源車的動力源。政府工作報告多次提及新能源汽車。中國新能源汽車產業(yè)飛速發(fā)展，從2018年年產銷量剛過百萬輛，再到2023年年產銷量近千萬輛，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，目前我國新能源汽車市場總體呈現(xiàn)南方熱北方冷的格局。

這一次，科技創(chuàng)新將帶來改變格局的曙光嗎？鋰電池為何會怕冷？離大規(guī)模商業(yè)還有多遠？潮新聞記者采訪了范修林研究員及業(yè)內專家。

怕凍的電動車

對于新能源車怕冷一事，東北的“老鐵們”最有發(fā)言權。新能源汽車“趴窩”“排長隊充電”“電池被凍住”“續(xù)航大減”等新聞，頻頻沖上“熱搜”。低溫考驗下的電動車，也被調侃為電“凍”車。

那鋰電池為什么會怕凍？

“這與鋰電池本身的特性有關?！?/strong>范修林表示，鋰電池要實現(xiàn)快充，其中的離子要實現(xiàn)快速地遷移。但是在低溫下，鋰電池會出現(xiàn)離子傳輸動力學緩慢、電解液電導率低、內阻增加等問題，進而會導致容量快速衰減、循環(huán)壽命縮短、安全風險增加等問題。

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范修林團隊。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行物理接觸的元素，在實際運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)境下的鋰電池問題，電解液的特性顯得至關重要，范修林團隊選擇從電解液這塊“空白區(qū)”下手。

但要讓鋰離子電解液同時具備有效的電解液-電極界面膜、寬溫域內高離子電導率和快速離子傳輸動力，這對于此前已有研究的電解液來說都是不可能實現(xiàn)的。為了突破這項不可能，團隊開展了長達4年的研究。

面對幾萬種溶劑，該團隊首次建立了一套溶劑篩選原則，將23種目標材料制作成電解液并應用于鋰電池，展開實證研究。團隊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。不僅能夠支持在-70℃到60℃的超寬溫區(qū)內進行可逆地充放電，還可以在室溫10分鐘內完成快速充放電，并且十分安全。

市場格局待打破

一塊怕冷的鋰電池背后，折射的卻是新能源汽車尚待打開的更大市場。因各種吐槽而被放大的“里程焦慮”，讓不少北方居民對新能源汽車望而卻步。中國汽車流通協(xié)會新能源分會秘書長章弘表示，在新能源汽車的發(fā)展過程中，需要更加關注電池耐寒性問題。

最近，乘聯(lián)會秘書長崔東樹在其個人微信公眾號中分析了2月新能源車銷售情況，表示近期受長江流域雨雪冰凍天氣的影響，電動車的補能與續(xù)航短板暫時影響了消費者購買信心。 

盡管影響能源汽車銷售的因素很多，消費能力、促銷政策、充電設施保障等都是，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。新能源汽車市場南熱北冷的格局由來已久。

2022年，浙江新能源汽車滲透率為35.8%，超過全國平均水平13.9個百分點。海南省2023年新能源汽車的滲透率達到了50.8%。黑龍江、吉林、遼寧、新疆、甘肅等省，則估計在30%以下。

家在遼寧沈陽的夏銘（化名）為了方便上班、出游最近考慮購車，“國產電動車我看過五六款，確實很心動，還試駕了其中三款?！钡_過新能源車的朋友，卻給她兜頭澆了一盆涼水，“等到了冬天，看你咋整。”夏銘說，她身邊也有打算買新能源車的朋友，考慮到冬天續(xù)航被“勸退”了。

去年6月，工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示，目前我國新能源汽車全面市場化發(fā)展還存在著不均衡不充分的問題。其中，從地域看受動力電池低溫適應性、充換電設施不足等因素影響，東北、西北等地區(qū)新能源汽車推廣應用相對滯后，東北三省和西北五省新能源汽車保有量不到全國總量的5%，地域上呈現(xiàn)了不均衡的特點。提出將支持開展高安全全氣候動力電池、熱泵空調、整車熱管理等技術攻關，以進一步增強新能源汽車低溫適用性和安全性，滿足高寒地區(qū)消費者需求。

離大規(guī)模商用還有多久？

近年來，不少動力電池上下游企業(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)，一直是學界以及業(yè)界都在攻關的難題。

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，對電動車冬季續(xù)航影響大。采用這樣的外部加溫方案，意味著本來容量就衰減的電池需要在制暖方面多耗電。此外，動力電池的半固態(tài)和固態(tài)電池等創(chuàng)新也在進行，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)化應用。

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

范修林表示，對比目前的商用電解液來說，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的超快離子傳輸和穩(wěn)定的電化學界面，未來的前景還是很可觀的。但他也指出，“面對大規(guī)模商業(yè)化應用上，新型溶劑成本較高是一個較大的挑戰(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、海底勘探等極端溫度情況中應用。同時，他表示，電解液的突破對鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效，未來可用于更多場景，“比如應用于車載設備、電力通信、公共安全、應急救援、醫(yī)療電子、鐵路、船舶、機器人等領域?！?/section>

對未來，范修林很有信心：“目前，我們團隊已經與相關企業(yè)開展緊密合作?！?/section>


嵊州市融媒體中心出品

來源：潮新聞

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