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时间:2018-09-16 08:34来源:未知 作者:秒速赛车 点击:
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  本文将目前锂离子动力电动汽车分三个应用场景(或者说是市场)进行讨论,即“长距离交通”场景、“低成本交通”场景和“高利用率交通”场景,而锂离子电池在此三个应用场景中表现都不尽人意。要想改善电动汽车在此三个场景中的表现,这些电动汽车必须提升的技术特性包括比能量、成本、安全性和电网兼容性。我们将就这些性能方面有着不同侧重或组合的6大储能及能源转换技术在以上每个应用场景的情况进行比较分析或单独评估。本文的其余部分简要讨论了这些清洁能源技术的技术状况,以强调尚需攻克的技术壁垒。

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  事实上,美国加州大学欧文分校研究员不久前刚刚发明出了支持20万个充电周期的新型电池,这一发明让我们可以持续使用一节电池长达400年的时间。消息称,该研究小组的领导者在二氧化锰当中涂布了一组金纳米线,再在外层包裹了有机玻璃状的电解质凝胶,从而大大提升了电池的使用寿命。

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  下面我们来看看三种新兴且被普遍认为可用于电动汽车储能应用的电池技术。

  要注意的是,图4中氢气储能的特点(比能、能量密度和储能成本)不应该忽略掉氢燃料电池系统的质量、体积和成本等因素而直接与其他各种化学电池的能量特性进行比较。与其他普通电池不同的是,氢燃料电池组合的总能量(即储存的氢气总量)可以通过燃料电池的总功率单独增加。由于这种根本区别,氢燃料电池不包括在下面的分析中;氢燃料电池与锂离子电池的评估在一个独立的部分中。

  即使是具有锂金属阳极的高度优化的锂离子电池实际上可能也不会超过350 Wh/ l cell。因此,需要采用具有更高比能、更低成本和更安全的替代电池的化学机制和储能技术来实现远程运输市场的电动化。

  到目前为止,电动汽车的应用受政策措施的很大影响,例如财政激励措施、销售授权和免费充电等。虽然这些政策可能会刺激电动汽车的扩大使用,但在财政上不可持续性或许不可能将电动汽车的使用扩大到达到图1中规定的市场份额所需的水平。秒速赛车软件:此外,锂电电动汽车由于其储能能力、安全性和可获得成本的这些固有的特性限制,不确定是否适用于任何汽车市场。

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  2、动力型电池分能量型和功率型,其中能量型单体电池能量密度120Wh/kg,电池组能量密度85Wh/kg,循环寿命1500次且容量保持率80%。功率型单体电池功率密度3000W/kg,电池组功率密度2100W/kg,循环寿命2000次且容量保持率80%。电动自行车用电池组循环寿命600次且容量保持率80%,电动工具用电池组循环寿命500次且容量保持率80%。

  “这里的关键创新点是制造出一种合适的凝胶,能够锁住与阳极接触的水,使水不分解,并且可以形成一层界面,以保证电池的性能。”马里兰大学A.James Clark工程学院化学和生物分子工程系教授王春生表示,与标准的非水性锂离子电池相比,添加凝胶涂层也可以提高新电池的安全优势,并且与任何其他已有的含水锂离子电池相比,能量密度更高。所有含水锂离子电池都受益于水性电解质的易燃性,而非水性电解液中使用的有机溶剂更是高度易燃。然而,不同的是,即使界面层被损坏(例如,电池外壳被刺穿),它与锂或锂化石墨阳极的反应也很缓慢,从而可以防止当金属与电解液直接接触时起烟、起火甚至爆炸。

  【腾讯科技编者按】 据国外媒体报道称,去年闹得沸沸扬扬的三星Galaxy Note7爆炸事件已经让智能手机业内的所有厂商在电池零部件的选用问题上变得草木皆兵。同时,许多人似乎也发现,现行非常常见的锂离子电池或许远远不是未来智能手机的理想供电材料。

  而据美国麻省理工学院《技术评论》杂志最新的报道,尽管锂离子电池的成本在过去十年里急剧下降,但仍然太高,不足以覆盖更长的使用时间,使可再生能源成为电网的主要能源。

  此外,算上为保护电池免受空气中二氧化碳和水份破坏的装置,达到在汽车上应用水平的锂空气电池的最大能量密度为384wh/lsystem。这就限制了锂空气电池(相较于锂电池)的长途行驶能力(图6)。另一方面,此类电池的低成本和高比能仍对长距离和低成本电动汽车具有吸引力(图5)。然而,与锂硫电池不同,锂空气电池在实际操作中需要附加一个大功率电池,因为它们的比功率可能很差。

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  “高利用率交通”场景。与消费型的车辆相比,那些利用率更高的汽车(即投入使用的时间占比高)是导致气候变化和空气质量变差的一个重要因素。例如,2015年货运车辆占全球运输业二氧化碳排放量的三分之一左右,随着乘用车变得更加省油,这一比例在工业化国家中会进一步增加。因此,将公共交通和货物运输从传统车辆过渡到高利用率电动车这一挑战亟待解决。

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