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在第36届中国国际汽车服务用品及设备展览会(雅森北京展)上,新能源汽车供应链成为了全场的焦点。随着中国新能源车年产销量突破1200万辆,电池技术的创新已成为行业突围的核心驱动力。展会首次设置的纯电动汽车拆车环节,将电池技术的真实性能与未来趋势置于聚光灯下,一场关于“后锂电池时代”的竞争已然拉开帷幕。从固态电池的实验室突破到氢能商用的落地尝试,新型电池技术正以前所未有的速度发展,为新能源汽车的未来注入了新的活力。
拆解新能源汽车,探寻电池技术未来发展密码
本届雅森北京展中,官方拆车活动无疑成为了全场的亮点,吸引了众多专业人士的目光。
技术专家现场拆解了小米SU7、特斯拉Model Y、比亚迪等热销新能源车型,深度解析了电池安全、电控系统及智能化架构。在拆车环节中,特斯拉Model Y的电池包以其卓越的能量密度与续航里程引发了广泛讨论。据现场工程师介绍,Model Y的电池包能量密度高达280Wh/kg,这一数据显著高于同级别部分竞品,展现了特斯拉在电池技术方面的领先优势。
值得一提的是,在拆车环节中,特斯拉Model Y的电池包模组结构引发了工程师们的围观讨论。其独特的能量管理系统设计使得电池能量得以高效利用,成为展会上的焦点之一。
而比亚迪的磷酸铁锂“刀片电池”则在安全性上独领风骚。其独特的结构设计有效提升了电池的安全性,大大降低了电池热失控的风险,为新能源汽车的安全行驶提供了有力保障。
此外,小米SU7在快充技术与电池整车协同优化方面展现出了不凡的创新实力。其电池系统在拆车现场引发了工程师们的围观讨论,纷纷对小米在新能源汽车领域的创新举措表示赞赏。
这些拆解展示传递出一个清晰信号:随着新能源汽车市场的迅猛发展,消费者对电池的性能、安全性、续航里程及快充能力等方面的要求日益提高。市场正朝着更高能量密度、更安全可靠、更快充电速度以及更长使用寿命的电池技术方向迈进。
从现场拆解展示情况来看,市场对高能量密度电池的需求尤为迫切。为了满足消费者对新能源汽车长续航的期待,提升电池能量密度成为了关键。一位参与拆车活动的工程师表示:“当前锂离子电池的能量密度已接近其物理极限,要想实现更高续航里程,必须寻找新的电池技术。”
同时,安全性也始终是电池技术发展的核心,确保电池在使用过程中的安全是保障用户生命财产安全的底线。
此外,成本也是影响电池技术发展与市场普及的关键因素,降低电池成本意味着能够降低整车售价,从而推动新能源汽车的普及与发展。
当前电池的技术局限与新型电池技术的曙光
尽管锂电池在当前新能源汽车和储能领域占据主导地位,但它并非完美无缺。传统锂电池的能量密度已接近理论极限,限制了新能源汽车续航里程的进一步增加。在拆车环节中,某品牌电池包的能量密度仅为260Wh/kg,续航提升空间有限,这一数据直观地展示了锂电池在能量密度上的瓶颈。
锂电池的充电时间较长也是其一大痛点。在展会论坛上,多位专家指出,锂电池的充电效率亟待提高,以满足消费者对快速充电的需求。在快节奏的现代生活中,长时间的充电等待无疑会影响消费者的使用体验。
此外,锂电池对温度较为敏感,工作温度范围相对较窄。在拆车现场,技术人员展示了其热失控防护方案,但仍难以完全消除锂电池在高温或低温环境下性能受影响的问题。这要求我们在使用锂电池时,必须严格控制其工作温度,以确保其性能和安全性。
从资源角度来看,锂电池的生产依赖锂、钴等稀有金属。随着需求的不断增长,这些金属资源的供应短缺风险逐渐加大,对锂电池的成本和可持续性构成了挑战。因此,我们需要积极寻找替代材料或开发新型电池技术,以降低对稀有金属的依赖。
为了突破锂电池的局限,新型电池技术应运而生。氢电池、固态电池、燃料电池等成为了研究和发展的重点方向。
固态电池被全球公认为下一代电池,其最大的革新在于采用固态电解质取代传统液态锂电池的电解液和隔膜。这一改变使得固态电池在安全性和能量密度上有了质的提升。固态电解质具有更高的热稳定性,能有效避免液态电解质易燃、易爆的安全隐患。在能量密度方面,固态电池的结构更为紧凑,其能量密度通常比传统液态锂电池高出30%-50%。展会上,太蓝新能源携其先进的固态电池技术及产品亮相,包括720Wh/kg全固态锂电池;无隔膜固态锂电池系列,高比能、超快充半固态锂电池等多型号、多个系列先进产品。其中,无隔膜固态电池,作为太蓝新能源的核心技术之一,其优势在于减少了对于传统隔膜材料的依赖及部分电解液的使用,不仅降低了原材料成本,还提高了电池的安全性和性能。依据无隔膜技术,太蓝新能源无隔膜磷酸铁锂半固态电池热箱测试可达200℃,远高于国标130°C的要求;耐过充电压达19V,高于国标的5.5V提升超过200%。
固态电池在高能量密度、高功率输出、高安全性、长寿命、快速补能等方面的核心优势显著,成为电池技术发展的重要方向,市场前景广阔。然而,固态电池也面临挑战,如电解质材料的稳定性需不断提升,且制造成本相对较高。
氢燃料电池具有环保、高效等显著优势,其能量转换效率比传统内燃机高出许多。在交通运输领域,氢燃料电池汽车展现出了巨大的应用潜力。此次展会上,氢璞创能展出了其开发的第五代、第六代电堆凭借高功率密度、大功率输出、高稳定性及零碳排放等核心优势,吸引了国内外专业观众及行业专家的高度关注。其中,第六代电堆单堆功率达300kW,体积功率密度达4.6kW/L,其活性面积、耐久性、使用寿命等关键指标均处于行业领先水平。
国鸿氢能则重点展示了自主研发的鸿途燃料电池系统,该系统搭载了最新一代鸿芯电堆,凭借高效率、长寿命、高稳定性、强环境适应性及高集成度等优势,成为展会现场氢燃料电池的另一个焦点。值得一提的是,鸿途系列产品目前已成功应用于商用车、矿卡、客车、物流车等多种交通场景,并取得了良好的市场反馈。在已运行的项目中,搭载鸿途H120燃料电池系统的满载49吨氢能重卡,百公里氢耗低于7公斤,在节能减排方面表现优异。
然而,氢燃料电池的发展也面临一些挑战,如加氢站的成本高昂等。未势能源的专家在展会论坛中指出,加氢站的单站建设成本超1200万元,这限制了氢燃料电池汽车的普及。因此,我们需要积极推动加氢站的建设和降低成本,为氢燃料电池汽车的发展提供有力支持。
▲ 北京神州巨电新能源技术开发有限公司投融总监 彭晓润
在展会期间,多家电池技术领域参展商也纷纷表示对新型电池技术的未来充满信心。太蓝新能源指出,固态电池是全球公认的下一代电池技术,其通过 "减材制造" 路线实现的无隔膜技术,可在保障安全性能的同时将能量密度提升至 750Wh/kg,未来将通过材料创新与工艺优化进一步突破液态电池的性能天花板。神州巨电强调,高安全性电池必须从单体设计源头解决热失控问题,其独创的单体大容量固态聚合物电池通过非并联纯串联结构,配合遥感监测技术,已实现枪击实验无明火、8000 次循环寿命等突破性指标。氢璞创能战略规划负责人则表示,氢燃料电池在重卡、船舶等领域的应用正加速商业化进程,其 300kW 电堆技术已成功应用于氢能船舶项目,未来将通过规模化生产降低系统成本,构建 "绿电 - 绿氢 - 绿用" 的完整生态链。
▲ 北京氢璞创能科技有限公司总经理 徐逸卿
此外,海外采购趋势也显示出对新型电池技术的强烈需求。佑旅优品的郭昊表示:“欧洲客户询问氢燃料电池配件的比例同比增加40%。”这一数据表明,海外市场对氢燃料电池技术的兴趣日益浓厚,为新型电池技术的国际化发展提供了广阔空间。
技术创新建议与未来展望
基于新型电池技术的发展态势以及锂电池的局限性,未来电池技术的发展需要朝着多个关键方向迈进,并在多方面采取创新举措。
在能量密度提升上,要不断探索新型材料和电池结构。例如,研究硅基材料用于负极,理论上硅的比容量远高于传统石墨负极,有望大幅提升电池能量密度。但目前存在硅在充放电过程中体积膨胀较大等问题,需要通过纳米技术、复合结构设计等手段加以解决。
快充问题的解决需要从电池材料、充电策略和充电设备等多方面入手。在材料层面,研发具有高离子电导率的电解质,优化电极材料,减小其阻抗,提高锂离子扩散速度。在充电策略上,采用智能充电算法,根据电池的实时状态动态调整充电电压和电流。充电设备方面,加快高功率快充设施的建设和普及,提高充电设施与不同电池类型、规格的兼容性。
安全性的提高是电池技术发展的核心任务。对于固态电池,要解决好固态电解质与电极之间的界面兼容性问题;开发热稳定性更高的电池材料,从根本上降低电池热失控的风险。同时,加强电池管理系统(BMS)的研发,使其具备更精准的电池状态监测能力。
在成本控制方面,一方面,对于氢电池、燃料电池等新型电池,要加大研发投入,提高关键材料的国产化率,降低对进口材料的依赖;另一方面,优化电池生产工艺,提高生产效率,降低制造成本。
为实现上述电池技术创新方向,需要从多个角度发力。在材料研发上,加大对新型电池材料的基础研究投入,鼓励高校、科研机构和企业联合开展产学研合作项目。技术合作层面,加强电池企业与整车企业、电子设备制造商等上下游企业的合作,共同推动新能源汽车产业发展。不同电池技术企业之间也可以开展技术交流与合作,共享技术成果,共同攻克技术难题。
▲ 展会到场的部分驻华大使馆、车企及供应链企业负责人合影
政策支持必不可少。政府应制定相关产业政策,鼓励电池技术创新。如对研发新型电池技术的企业给予税收优惠、财政补贴等支持;设立产业引导基金,引导社会资本投入电池技术创新领域;加强对电池技术标准的制定和监管,规范市场秩序,促进电池产业健康发展。
▲ 第三届中国国际新能源汽车供应链大会暨出海论坛
值得一提的是,在本届雅森北京展上,一些企业展示了他们在固态、燃料电池技术及补能技术创新方面的成果和经验。还有一些企业展示了他们在废旧电池回收和处理方面的技术和设备,为电池技术的可持续发展提供了有力支持。
结语
电池技术作为新能源汽车领域的关键技术之一,其后续发展方向、路径与出路对于推动新能源汽车产业的可持续发展具有重要意义。通过对现有锂电池局限性的深入分析以及新型电池技术发展方向的探讨,我们可以看到电池技术正朝着更高效、更安全、更环保的方向发展。
然而,电池技术的创新仍面临着诸多挑战和困难。为此,我们需要加强基础研究和关键技术攻关,推动产业链协同发展,加强国际合作与交流,推动标准化和规范化发展,以及培养和引进更多优秀人才。
展望未来,我们有理由相信,在多方共同努力下,电池技术将不断取得新的突破和进展,为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。让我们携手共进,共同迎接电池技术更加美好的未来。
- 雅森展新能源供应链 -
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