新エネルギー車の急速充電に及ぼすバッテリーの影響に関する議論

使用中の電気自動車、消費者が最も心配している、または充電時間と問題の範囲、現在の技術レベルでは、充電時間と範囲が一致することはめったにないため、パワーバッテリーは2つのルートを開発しました。1つは集中範囲です。主にリチウムイオン電池の比エネルギーを継続的に改善することにより、電気自動車の範囲を拡大することにより、比エネルギー。 2つ目は急速充電パイで、主にリチウムイオン電池の急速充電性能の向上と電気自動車の充電時間の短縮により、充電時間の短縮に重点を置いています。技術の進歩とリチウム電池材料の徹底的な研究により、急速充電技術が直面する問題は一つ一つ解決されるかもしれません。

I.急速充電を理解する方法は？

高速充電を理解するために、専門用語は避けられません-充電と放電の比率Cは、充電と放電の速度として簡単に理解できます。リチウムイオン電池の充電と放電の速度によって、電池に一定量のエネルギーを蓄える速度、または電池にエネルギーを放出する速度が決まります。

2018年の新エネルギー車への補助金政策によれば、充電率が3C未満のものは非急速充電の純電気バスのカテゴリーに属し、充電率が3Cを超えるものは高速充電のカテゴリーに属します。純粋な電気バスの充電。ただし、クイックチャージの補助金区分は新エネルギー乗用車にのみ適用され、乗用車や物流車両の基準はありません。

業界とニンデ時代の定義によれば、電気自動車の急速充電とは、充電電流が1.6cを超える充電モード、つまり0％充電から80％充電時間までの30分未満の充電モードを指します。多くの関係者の意見に基づいて、著者は、1.6c未満の充電比は低速充電、1.6c〜3cは小さな急速充電、3Cを超える充電は高速充電であると提唱しています。ほとんどの電気乗用車は「小型で急速充電」を実現でき、急速充電乗用車の充電率は主に3c-5cに集中しています。

リチウムイオン電池をロッキングチェアと考えると、ロッキングチェアの両端は電池の2つの極であり、リチウムイオンはロッキングチェアの両端の間を行ったり来たりする優れたアスリートのようなものです。 。充電中、電池の正極にリチウムイオンが生成され、生成されたリチウムイオンは電解液を通って負極に移動します。負の炭素として、それは、リチウムイオンが埋め込まれるための多くの小さな細孔を備えた層状構造を持っています。埋め込まれるリチウムイオンが多いほど、充電容量は高くなります。

急速充電を行うには、加速時にリチウムイオンを負極に埋め込む必要があります。これは、リチウムイオンをすばやく吸収するアノードの能力に挑戦します。急速充電中に一般的な化学システムのバッテリーの負極に副産物が現れ、セルの循環と安定性に影響を与えます。エネルギー密度と電力密度は、同じバッテリー内の2つの方向と見なすことができます。

国の政策志向と企業技術のレイアウトはどちらも、一般的に高いエネルギー密度を追求しています。バッテリーの電力密度が十分に高く、「範囲の不安」を回避するのに十分な電力が車に搭載されている場合、急速充電の必要性は減少します。しかし、電力量が多く、コストが下がらなければ市場に受け入れられにくい。したがって、便利な充電容量＋適用範囲を前提にバッテリーコストを抑えることができれば、ユーザーの不安を大幅に軽減することができ、急速充電が存在する価値があります。

Ii。異なる技術ルートでのバッテリーの急速充電のアプリケーションの見通し

充電速度は、パワーバッテリー、充電パイル、電気自動車、電力網などの全体的な技術要件および設計要件と密接に関連しており、その中で最大の要因はバッテリーです。急速充電技術におけるさまざまなタイプのパワーバッテリーのアプリケーショントレンドについて説明しましょう。ほぼすべての種類のアノード材料を使用して高速二次電池を製造できますが、その適用性と利点は異なります。

1.三元急速充電バッテリーは、電気乗用車に適しています

三元電池は、エネルギー密度が高いため、より注目されています。材料自体は優れた導電性を持っていますが、それらの反応性は高すぎます。

三元電池急速充電システムの代表的な企業は、寧徳タイムズやビックなどです。寧徳タイムズは、15分以内に5％から85％のSOC充電を実現できる「超伝導電子ネットワーク」と「高速イオンリング」技術を開発しました。密度190Wh / kg、サイクル寿命2500倍以上、主な応用分野は乗用車で、2018年には量産能力が見込まれます。

シリコンアノード材料、高ニッケルアノード材料、特別に開発された電解質の導入により、今年5月にbickが発売した3.0高エネルギーコアは、最大約250Wh / kgのエネルギー密度を持ち、超長距離500km。充電戦略の設計により、充電時間を効果的に短縮し、充電効率を向上させることができます。極端な緊急モードでは、車は10分間の充電で60km走行できます。

燃料油車の使用習慣によると、充電時間は10〜20分以内に完全に充電され、充電比は少なくとも3〜6cである必要があります。現在、市販されている純粋な電気乗用車のほとんどは、30分から1時間で80％の電力で満たされ、これまでの2、3時間の充電時間に比べて大幅に改善されており、期待されています。将来的にはさらに20分に圧縮されます。

2.リン酸鉄リチウム急速充電製品を使用できます

リン酸鉄リチウムは、急速充電の分野では本質的な利点はありません。材料の観点から、リン酸鉄リチウムの固有の導電率は比較的低く、三元材料のわずか1％です。したがって、急速充電の要求を満たすために、リン酸鉄リチウムの導電率を最適化する必要があります。ただし、リン酸鉄リチウムの材料費は比較的低いです。成熟した技術的背景と安定した製品性能を組み合わせることで、リン酸鉄リチウムは、寧徳時代やワトマなどの企業を代表する、比較的幅広いアプリケーションの見通しを持っています。

理論上のエネルギー密度の極値によって制限されているリン酸鉄リチウムは、将来のエネルギー密度で遊ぶ余地がほとんどありません。しかし、乗用車、物流車両、特殊車両などの商用車では、リン酸鉄リチウムシステムが選択されており、エネルギー密度の向上は不要であり、急速充電がますます重要になっています。

3.マンガン酸リチウム電池はプラグインハイブリッドバスに適しています

マンガン酸リチウム電池は、電力性能、放電率性能、低温性能、高電圧周波数の特性があり、上流の3つの原料が急上昇する状況で、マンガン酸リチウムのコスト優位性が徐々に強調されています。ただし、エネルギー密度、高温性能などの面で改善が必要です。近年、プラグインハイブリッドバスの分野でマンガン酸リチウム二次電池の割合が大幅に増加しており、代表的な企業は、citic guomeng guli、yepeng new energy、micromacropowerです。

しかしながら、マンガン酸リチウム電池のサイクル性能は高温条件下では不十分であり、マンガン酸リチウム電池の高温性能は正極ドーピングによって改善することができる。ただし、修飾されたマンガン酸リチウム材料は、もはや「元のマンガン酸リチウム」ではありません。業界で一般的に使用されている「複数の複合材料」、三元材料とマンガン酸リチウム混合システムを使用した正極、多孔質複合炭素を使用した負極は、急速充電の性能をさらに向上させますが、安全性は依然として焦点を当て、常に改善する必要があります。

4.チタン酸リチウム急速充電式バッテリーは純粋な電気バスに適しています

チタン酸リチウム電池は、負極材料にちなんで名付けられ、正極は三元材料を使用し、珠海インロング、マイクロマクロパワー、天津傑偉を代表的な企業としています。性能面では、チタン酸リチウム電池は低温性能、安全性、リサイクル性能に優れています。高速充電式バッテリーとして、その乗算器の性能は業界でも認められています。しかし、チタン酸リチウムには現在2つの大きな問題があります。1つはエネルギー密度が比較的低いこと、そして政策や市場が要求するエネルギー密度が絶えず増加するというプレッシャーの下で、チタン酸リチウムの現在の市場シェアは全電力で比較的低いことです。バッテリー市場。第二に、チタン酸リチウム電池のコストは、チタン、ニッケル、コバルトなどの高コストの小さな金属材料の影響により、他のシステムよりも大幅に高くなります。

チタン酸リチウム電池は、材料特性、つまり「ゼロひずみ」特性によって決定されるサイクル寿命の点で、他のシステムよりも明らかに優れています。しかし、その欠点は明らかであり、エネルギー密度は低く、エネルギー密度は三元系の半分にすぎません。さらに、価格が高いため、それらのほとんどは迅速な没収と配達に使用されます。将来的には、この欠陥を解決するために、より高電圧のアノード材料とそれに適合する電解質を探すことが急務です。

5.急速充電の新しい方向性-チタンと酸化ニオブのカソード材料

チタンニオブ酸化物は、チタン酸リチウムをベースに開発されています。その主な利点は、チタン酸ニオブの理論容量が175mAh / gのチタン酸リチウムと比較して、チタンニオブ酸化物の理論容量が約280mAh / gであることです。

2017年10月、東芝は、2019年に市販される予定の新世代の自動車用リチウムイオン電池の開発に成功したことを正式に発表しました。電池は、現在の三元電池であるリン酸鉄リチウムと破壊的な進歩を達成するための他の技術。新しいバッテリーには、高いエネルギー密度と急速充電効率という利点があります。バッテリーの最大90％を充電するのに6分しかかからず、320km走行できます。リチウム電池は現在、最大80パーセントまで充電するのに平均30分かかります。

また、「グラフェン電池」の概念は長い間話題になっていますが、業界内でも議論の余地があります。リチウム電池では、グラフェンは主にカソード活物質および導電性添加剤として使用されます。急速充電能力に関しては、導電剤としてグラフェンを使用するか、リン酸鉄リチウム/三成分リチウム材料をグラフェンで覆うことで、より優れた急速充電効果を実現できます。ただし、包括的なコスト、プロセスの難しさ、およびその他の指標には、依然として大きな課題があります。

Iii。クイックチャージ製品の市場見通し

高エネルギー密度、急速充電、低価格を備えた、これはユーザーが最も期待する理想的なパワーバッテリー製品です。しかし、「ケーキを持って食べることはできません」。既存のリチウムイオン電池システムでは、乗算器の性能、エネルギー密度、耐用年数、安全性、価格など、パワー電池の最も重要な5つの指標はすべて、比較的安定したレーダーチャートに固定されています。いずれかの指標が改善された場合、他の指標は比較的悪化します。

現在、急速充電パワーバッテリーは主に新エネルギーバスで使用されています。これは、都市やオーディエンスユニット、つまり比較的財政的な支援を受けている都市やユニットへの選択性が高いため、バッテリーバスを急速充電する傾向があるためです。ただし、市場開拓の可能性から見ると、乗用車や特殊物流車の成長率や市場規模は将来的に乗用車よりも高くなるため、急速充電式パワーバッテリーの消費構造はこの2種類にシフトする。将来のモデルの。

中国のバッテリーデータによると、中国は2017年に6,486台の急速充電バスを生産し、バッテリーの設備容量は597.52MWhに達し、新エネルギーバスの総数の6％を占めています。その中で、急速充電バス製品の充電率は6.42cで最も高い。 3c-5cモデルの47771台の生産台数と480.68mwhのバッテリー容量を掛け合わせた。モデル5c-10cの生産は1715で、バッテリー容量は116.84MWhです。現在、急速充電バスの急速充電率は主に3Cから5Cに集中しています。電池の種類から見ると、2017年の急速充電バスの主な電池材料はチタン酸リチウムで、積載量は571.54Mwh、95.65％を占めています。

2017年の4種類のパワーバッテリーの出荷によると、1.54GWhのマンガン酸リチウムはプラグインハイブリッド車で一部使用されており、一部は小型急速充電の要件を満たし、16GWhの三元電池車は一部は小型急速充電の要件を満たしています。全体として、三元急速充電式電池は乗用車に適しており、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウムおよび他の急速充電式電池は乗用車に適しており、リチウムマンガン酸急速充電式電池はプラグインハイブリッド車、酸化チタン、または高速充電式の新しい方向。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。