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只是长距离行驶的EV,已没有必要!
时间:2016-01-04 来源:锂电展组委会   

只是长距离行驶的EV,已没有必要!

二次电池的代表——锂离子二次电池的容量扩大速度今后2~3年将放缓,电池开发的重点将由高容量化一边倒的状态,转变为支持快速充电和确保长期可靠性等针对不同用途的性能改善。

高容量化的必要性在汽车用途降低

锂离子二次电池的发展一直以高容量化为主线。以前是为了延长个人电脑和手机的电池驱动时间,从2000年前后开始,汽车变成了高容量化的推动力量。尤其是动力只靠马达提供的纯电动汽车(EV),充电一次的续航距离与电池容量息息相关,提高单位重量的容量(能量密度)成了锂离子二次电池最重要的开发课题。而且,一辆EV配备的锂离子二次电池,其容量相当于几千部手机,因此在数量方面对市场整体的影响非常大,开发资源也集中到了汽车用途上。

不过就汽车用途而言,高容量化的必要性在逐渐降低。原因主要有三点。

第一,消费者需求已经达到顶点。最初与汽油发动机车相比较,认为EV普及的条件是续航距离达到500km以上。而实际调查消费者的利用状况发现,就算是汽油发动机车,连续行驶500km以上的情况也非常少。日产汽车在本届东京车展上展出的新款聆风,配备的电池容量由老款的24kWh增至30kWh,续航距离由228km延长至280kmJC08模式),由此能满足85%的客户需求(日产策划及先行技术开发本部技术策划部部长佐藤学)。

三菱汽车展出的EV概念车“eX Concept”,将锂离子二次电池的能量密度提高至之前的1.52倍,配备容量为45kWh的电池能实现400kmJC08模式)的续航距离。该公司开发本部EV要素研究部经理本山廉夫称,实际可行驶300km,开冷暖气时可行驶200km,完全达到了实用水平。至此,延长EV续航距离的开发将告一段落。

第二,环保车的多样化。作为环境负荷较小的汽车,除了混合动力车和插电式混合动力车外,燃料电池车也接连上市。燃料电池车方面,继丰田的“MIRAI”之后,本田也在本届东京车展上,首次公开了预定市售的车型“CLARITY FUEL CELL”。加一次氢的续航距离达到“700km以上,可实现与汽油车同等水平的长距离行驶。随着这些燃料电池车的亮相,仅以马达为动力源的EV“只需满足市内的短距离行驶领域的需求即可,不同类型的车辆各司其职的形态越来越明确。

未发现新的高容量化电池材料

第三,未发现新的高容量化电池材料。一般来说,把实现高容量化的基础材料直接用于汽车用大型电池在安全性方面风险较高。因此,通常都是把以前消费类产品用小型电池用过的材料用于汽车电池。日产汽车和三菱汽车均未公开新款锂离子二次电池的具体材料,估计正极材料采用3元系(LiNi-Mn-CoO2)和NCA系(LiNi-Co-AlO2)等,是从消费类产品用高容量电池已经用过的材料中选择的。预计EV用电池的比能量在20152016年将达到160180Wh/kg20172018年达到200230Wh/kg,但之后进一步实现高容量化的候补材料从安全性上考虑还没有发现。

把电解质由液体换成固体,从而兼顾高容量化和安全性的全固体电池等新一代电池的开发也在推进之中,不过尚处于研究开发阶段,在消费类产品中的应用也没有取得进展。因此,在汽车领域的实用化至少今后10年是无望实现的。估计负极材料采用可实现快速充电的钛酸锂等,提高EV便利性而非电池容量的材料开发今后会加速。

需要实现能以10年为单位使用的长期可靠性和兼容性

作为今后促进锂离子二次电池发展的新应用领域之一,最有潜力的是电力用途。尤其是日本,将以2016年的电力自由化为契机,调整供电的应有状态。以前只是由拥有发电设施的大型电力公司通过送配电提供电力,而实现电力自由化之后,将出现由新涉足的电力运营商根据需要向消费者低成本供给二次电池中所存电力的新系统。另外,不方便铺设电线,或者电线因灾害等受损时,还可以采取运送蓄电的二次电池进行供电的方法。因此,今后10年,大型锂离子二次电池极有可能在电力市场上快速普及扩大。

东北大学未来科学技术共同研究中心特聘教授白方雅人指出,这种电力用锂离子电池需要实现能以10年为单位使用的长期可靠性和兼容性。需要在产品开发中找到符合这一需求的电池材料,针对电力用途加以改善。以往的锂离子二次电池光凭高容量化就推动了增长,而今后,根据不同用途采用可实现不同需求的设计(白方)将成为锂离子二次电池形成差异化的要素。