電池革命如何“定義”未來出行

今天的人們已經(jīng)很難離得開電池，今年10月，鋰電技術(shù)一舉拿下2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，這一前沿技術(shù)在電動(dòng)汽車、手機(jī)、筆記本電腦等領(lǐng)域的應(yīng)用日益成熟。那么，電池革命將如何重新“定義”汽車？人們的出行在未來又將有哪些可能？

在近日由中國科協(xié)調(diào)宣部主辦、中國科技新聞學(xué)會(huì)等承辦的“科學(xué)麻辣燙”活動(dòng)上，北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授陳人杰、北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院教授何洪文等專家學(xué)者就這些問題進(jìn)行探討。

“出不了遠(yuǎn)門”“電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航短”等問題，長期困擾著“電動(dòng)一族”。

陳人杰說，科學(xué)家一直致力于提升電池的“電力”，開發(fā)具有更高能量密度的電池體系。從鉛酸電池到鎳鎘電池，再到如今的鋰離子電池，電池材料不斷變化，電池的能量密度已經(jīng)有很大的提升。

“和現(xiàn)有的鋰離子電池相比，鋰硫電池的能量密度可以做得更高。”陳人杰稱，目前他所在的研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)高性能電池體系，利用新的材料，提升電池的能量密度、循環(huán)性能、功率特性和安全性等。

除了利用新材料，科學(xué)家還可以通過電池的充放電管理，來讓電池的“電力”更加持久。

何洪文說，動(dòng)力電池系統(tǒng)的性能，并非僅僅取決于單個(gè)電池的性能，還和電池組有關(guān)。鑒于動(dòng)力電池組具有的“木桶效應(yīng)”，以及充放電末期具有的“掃帚效應(yīng)”，加強(qiáng)對動(dòng)力電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要。

在他看來，通過建立電池的高精度模型，采用先進(jìn)的估計(jì)算法并引入狀態(tài)反饋修正，可以有效保證電池狀態(tài)量的估計(jì)精度。

另一個(gè)備受關(guān)注的問題，就是電動(dòng)汽車的電池安全性。過去幾年，電動(dòng)汽車電池著火的消息時(shí)常見諸報(bào)端，電池的安全性屢屢被提及。

“雖然電動(dòng)汽車暴露出一些安全隱患，但可以從安全的動(dòng)力電池材料體系、動(dòng)力電池的安全管理等方面著手解決。”何洪文說，我國已率先建立了新能源汽車的三級監(jiān)管平臺(tái)，有了較好的一手?jǐn)?shù)據(jù)積累。

在他看來，目前汽車行業(yè)內(nèi)也正在從動(dòng)力電池安全風(fēng)險(xiǎn)在線評估、異常性能單體的預(yù)警管控以及整車的安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多方面，構(gòu)建安全保障體系，完善電動(dòng)汽車的安全性能。

“鋰離子電池易燃，主要和電解液有關(guān)。”陳人杰說，現(xiàn)有電池的制造工藝、生產(chǎn)過程的安全管理較之過去已經(jīng)有了很大提升，但是依然使用液態(tài)電解質(zhì)，未來可以研發(fā)固態(tài)的電解質(zhì)體系，提升電池的安全性。

具體來看，可以從兩方面入手，一方面是電池材料的優(yōu)化和改良，另一方面是對電池的結(jié)構(gòu)和制備工藝的改進(jìn)。

“大數(shù)據(jù)、云管控、智能化，也為完善動(dòng)力電池的安全管理，提供了新抓手。”何洪文說，通過安全的電池材料體系升級，再輔以智能化的動(dòng)力電池管理，有望進(jìn)一步完善動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性能。記