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清华大学何向明:锂电池5分钟快充是伪命题


来源:中国能源报

[导读]  目前,新能源汽车大多使用锂电池,但在实际运行中,因为锂电一致性和安全性问题,新能源汽车着火事件常有发生。

中国粉体网讯  目前,新能源汽车大多使用锂电池,但在实际运行中,因为锂电一致性和安全性问题,新能源汽车着火事件常有发生。 


围绕锂电池的相关技术问题,记者采访了清华大学核研院锂离子电池实验室主任何向明。 




强化电池技术、制造水平 


中国能源报:您怎样看待普遍存在的电池一致性问题。 


何向明:手机电池都是单块使用,但现在无论是大规模储能还是电动车,都需要将很多电池连在一起。以特斯拉为例,几千块18650电池串并联在一起,就会带来一致性问题,电流电压在实际分配中会出现不均。这会带来两大危害,一是系统寿命大幅下降;二是导致电池发热,存在安全隐患。 


中国能源报:如何确保电池的一致性,防止问题发生? 


何向明:大家的普遍做法是,通过容量、电压等一系列参数对电池进行筛选,但这些筛选的过程目前比较复杂,且效果都有局限性,也有很多的问题,有些是由于测量误差造成的。 


目前设备的测量误差大多在1%左右,实际上要达到电池一致性要求,误差就要低于1%。从制造角度来说,全自动化的制造工程因设备精度、测量参数固定,减少了人为因素,在提升一致性方面有了很大改进。 


我们也在思考其他方法来解决一致性问题,由此提出了用串联充放电进行一致性筛选的思路。具体是先对所有从工厂产出电池的一致性做筛选,然后串联,再进行充放电,这样就可以避免设备误差。 


中国能源报:新能源汽车电池着火事件经常见诸报端,进一步突出了锂电池的安全性问题。如何确保电池安全性? 


何向明:电池安全事故是概率性事件。目前的检测标准不能完全消除电池的安全性问题。锂电池属于易燃物,其能量密度高,有正极、负极,使用过程中的发热会带来热失控问题。目前从电池本体技术上加强技术攻关,5-10年左右可以做到保证电池的安全。 


电池安全性和与制造水平密切相关,比如空气中的粉尘,如若落在隔膜上,人的肉眼是看不到的,但这对电池性能影响很大。电池的安全性与电池厂的管理水平、制造水平息息相关。要提高电池的安全性和可靠性,就要在各方面逐步提升,要贯穿在生产管理的各环节。 


10-15分钟快充较现实 


中国能源报:日韩在锂电技术上领先中国,受益于国内新能源汽车的爆发,中国在锂电方面也在迎头赶上,这种差距在逐渐缩小。 


何向明:在锂电领域,论创新能力,美国第一;论质量水平,日本第一;论制造水平,韩国第一。但中国的综合能力是最强的,在锂电综合竞争力上、性价比上是领先的。所以中日韩美对锂电行业而言,都是不可或缺的。 


中国能源报:现在关于电动汽车快充技术的报道很多,5分钟快充是否可行? 


何向明:锂电快充是有希望的,但是像网上炒作的5分钟即可充满电,是伪命题。我们认为10-15分钟是比较现实的目标。比如一辆车50度电,1小时充电就要50千瓦的充电桩;6分钟充满电,就要500千瓦的充电桩,500千瓦的充电桩,如果是220伏的电压,电流就是2000多安培,这是不可能的,在小区里就不会让用,这涉及到小区基础设施增容。此外,快充对电池的寿命、安全性有着极大的隐患。 


在快充方面,我们也在做一些技术上的储备,自主研发了一种负极材料,可极大缩短充电时间,目前还处在实验室阶段。 


不应单纯以能量密度为指标 


中国能源报:国家计划到2020年,电池单体能量密度达到300瓦时每千克,据了解,宁德时代、天津力神、国轩高科企业研发团队,已基本实现了300瓦时/公斤动力电池的研发。300瓦时的目标似乎已不是挑战。 


何向明:300瓦时的目标单纯在技术上来说不是问题,但电池作为大规模应用的产品,最终是用在新能源汽车上,不能只考虑充放电容量,更要考虑安全性、可靠性,还需要在实践中不断验证,在可靠性能上要绝对过关。 


国家出台新能源汽车补贴标准,对补贴设定门槛,规定了以电池能量密度为导向,本意是好的。 


但也有一定的副作用,首先在成本上推高了电池的制造成本,带来企业成本的上涨,另一方面企业为达到技术指标要求,需负重前行。 


比较而言,国外在电池发展上,在满足一定能量密度的前提下,更多关注电池的可靠性和安全性。 


中国能源报:我们看到现在很多新技术不断涌现,有专家认为锂电能量密度在不断接近天花板,对此您怎么看? 


何向明:锂电技术是由材料决定的,是从材料中不断进化的电化学,锂电进步不是一蹴而就,也不是三天两头就有进展出来,而是像蜗牛一样慢慢爬行的过程。 


现在经常说有很多新技术取得这样或那样的进展,但技术进步突破需要长时间的积累。任何行业的发展都是一个稳步发展的过程,实验室的突破也往往需要很长的历程转化为现实生产力。 


另外任何电池技术都有天花板,技术好坏,市场是最好的检测——用户选择和投资趋向,现绝大多数的新能源汽车都是锂电池来驱动。 


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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