告别电量焦虑,电动车10分钟快充时代来临( 二 )

<5>、10分钟快充电池(FCB)<6>、硕安电池(SEB)<7>、常温全固态电池等 。 其中 , 全气候电池正是冬奥会电动汽车的抗冻“心脏” , 该技术入选2022年度汽车十大技术趋势之一 。
它的原理说来有些“剑走偏锋”:在极低温环境下 , 让电池利用仅剩的一点点能量 , 给自身加热 。 为了让电池能够在快充前迅速加热到指定温度 , 王朝阳团队在电池内部插入50 μm厚度的镍箔 , 一端连接到负极 , 另一端延伸到电池外部以形成第三端 。
这个工作过程相当于电池内部快速短路 , 当温度较低时 , 系统控制连接正极和加热极耳间的加热控制开关闭合 , 电流通过镍箔产生可控内短路 。 由于有电流通过 , 在镍箔上就会产生热量 , 从而使电池迅速变热 , 将自己激活 。 一旦电池内部温度超过60 °C时 , 就会触发温度传感器并阻止电流通过镍箔 , 此时电池就做好了快速充电的准备 。 而不工作时 , 电池的温度会快速冷却到环境温度 。

告别电量焦虑,电动车10分钟快充时代来临

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而给自身加热的这部分电能 , 仅占电池总电能很小的一部分 。 全气候电池每升温10 °C大概消耗1.35%电量 , 这就意味着从-20 °C的环境中加热至60 °C仍能剩余89.2%的电量 , 仍可提供大于250 km的续航里程 , 电池循环次数仍超过2000次(以三天充一次电估算 , 使用寿命约16年) , 相当于用一小部分能量换取了整个电池的长效稳定工作 。

告别电量焦虑,电动车10分钟快充时代来临

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王朝阳团队快充电池与常规电池的对比
相比于传统寻找新材料、改性已有材料的开发路径 , 王朝阳团队走的是一条更为“人迹罕至”的路:仅通过略微改变电池包内部结构 , 无需将已有电池制备设备全部淘汰 。 与普通电池包相比 , 全气候电池的重量增加不会超过1% , 电池成本增加不超过5% , 量产后成本增加可降至2% 。 与传统外部加热方式相比 , 电池自加热技术具有升温快速、耗能低、加热均匀的优点 , 能够解决电池在极寒环境下的使用“瓶颈”问题 。 因此 , 全气候电池具有非常广阔的应用前景。
目前 , 北京理工大学联合相关单位已根据该思路完成了整个工作原理的验证并成功研发出电池系统产品样机 , 整车产品已经投入试验示范应用 。 <8>
全气候电池克服电池低温问题 , 彻底解决了电动汽车在冬季续驶里程急剧下降、无法启动、衰减、有安全隐患等诸多难题 , 对电动汽车的发展具有里程碑的意义 。 经过这样的技术“加持” , 未来锂离子电池汽车将从容面对极寒气温的环境 , 突破锂离子电池汽车在严冬时的续航里程衰减痛点 , 为锂离子电池汽车的“二次破局” , 进行更大范围市场推广奠定基础 。
电动汽车要满足冬奥会的应用需求 , 除了要能够在低温环境下启动、续航和有效使用外 , 还需快速充电的能力 。 王朝阳院士在2019年发布的一项快充技术称 , 10分钟充电可让电动汽车充满80% , 续航300公里到400公里 , 并且经过2500次充放电后 , 电池容量只有8.3%的损耗 。 而在当前的电池技术水平下 , 即使快充也需要30分钟充电到电池容量的80% , 慢充则需要6-8小时 , 要想把电池充到100%则需要更久的时间 。
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