“寬溫電池”讓電動(dòng)汽車不再“怕冷”

梁飛　王立民

“遇冷則弱”的電池頑疾，嚴(yán)重限制了電動(dòng)汽車在高寒地區(qū)的應(yīng)用。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所突破技術(shù)瓶頸，研發(fā)出可在零下45℃使用的“寬溫電池”：

國(guó)家“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃明確將新能源電動(dòng)汽車作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。但電池適用性卻一直是電動(dòng)車在高寒環(huán)境規(guī)模應(yīng)用的掣肘，嚴(yán)重影響了新能源電動(dòng)汽車的普及。

“遇冷則弱”成電動(dòng)汽車普及瓶頸

我國(guó)東北、內(nèi)蒙古、新疆、西藏等地區(qū)，冬季普遍在零下20℃到零下30℃之間，極端天氣達(dá)到零下40℃左右。目前，大多數(shù)電動(dòng)汽車電池基于電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程制造，性能與環(huán)境溫度密切相關(guān)，低溫環(huán)境下放電能力及放電容量劇減，“遇冷則弱”成為通病。例如，采用石墨負(fù)極類鋰離子動(dòng)力電池，工作溫度從20℃降到0℃，電池容量減少20%；溫度從0℃降到零下20℃，電池容量又減少30%；且在零下25℃環(huán)境下，電池充電時(shí)間比零上25℃時(shí)長(zhǎng)63%。同時(shí)，低溫嚴(yán)重影響電池壽命，例如，容量35安時(shí)的鋰電池，在零下10℃環(huán)境中，經(jīng)過(guò)100次充放電，急劇衰減至5安時(shí)。

因此，配備一般電池的電動(dòng)汽車很難入駐高寒地區(qū)，即使能夠行駛其效能也大打折扣。

“寬溫電池”讓電動(dòng)汽車不再“怕冷”

中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所從1999年開(kāi)始致力于新型寬溫鎳氫電池材料研究，于2009年在電池負(fù)極材料設(shè)計(jì)制備、貯氫性能研究等方面取得系列成果，開(kāi)發(fā)出可在寬溫域（-45℃-60℃）應(yīng)用的新型鎳氫電池。

傳統(tǒng)的鎳氫電池在高寒環(huán)境“水土不服”，主要原因在于負(fù)極儲(chǔ)氫合金低溫性能差。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所通過(guò)添加堿金屬等高活性金屬、強(qiáng)化低溫放電中氫擴(kuò)散通道、改善低溫充放電動(dòng)力學(xué)以及提高低溫放電電壓等方式，治愈電池“畏寒癥”，使得裝備上新型寬溫鎳氫電池的電動(dòng)汽車不再“怕冷”。

該電池在零下4 5℃及零上60℃的1倍率放電容量為額定容量的80%以上，且在零下45℃的環(huán)境中也可實(shí)現(xiàn)1倍率充電，相關(guān)技術(shù)已獲得10余項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。

2012年，經(jīng)過(guò)冬季近半年試驗(yàn)，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于同等容量的原用閥控式鉛酸蓄電池；2015年，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所與一汽集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)發(fā)裝配該電池的純電動(dòng)乘用車、公交車，冬季行駛里程可達(dá)夏季的90%以上。

產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)各類電動(dòng)車及設(shè)備入駐寒區(qū)

近年來(lái)，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所致力新型寬溫鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化推廣，已與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合建成生產(chǎn)線，生產(chǎn)出多型電池裝備電動(dòng)汽車并入駐寒區(qū)。

2014年，與中科眾瑞（哈爾濱）清潔能源股份有限公司聯(lián)合建成生產(chǎn)線，產(chǎn)出電動(dòng)汽車低溫動(dòng)力電池、軌道交通車輛動(dòng)力電池、電力儲(chǔ)能電池、通訊基站備用電源以及高技術(shù)裝備等重要行業(yè)的特種電池。

2016年，與中盈志合吉林科技股份有限公司合作，投資約1億元開(kāi)展寬溫鎳氫電池項(xiàng)目建設(shè)，目前，該項(xiàng)目年產(chǎn)量約4000萬(wàn)瓦時(shí)，產(chǎn)品已通過(guò)ISO/TS 16949汽車行業(yè)生產(chǎn)件質(zhì)量管理體系認(rèn)證，成為純電動(dòng)公交車企業(yè)合格供應(yīng)方。相關(guān)電池不僅可在零下45℃至零上60℃環(huán)境下應(yīng)用，且10分鐘即可充電50%，有效解決了電動(dòng)汽車在高寒地區(qū)的普及問(wèn)題。

未來(lái)，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所將借助我國(guó)稀土資源優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)拓展寬溫鎳氫電池在航天器、南北極科考設(shè)備、軌道車輛、軍事裝備等領(lǐng)域應(yīng)用，持續(xù)研發(fā)更高能量密度、更大輸出功率、更長(zhǎng)循環(huán)壽命的寬溫鎳氫電池，著力解決新能源動(dòng)力領(lǐng)域的科技瓶頸和應(yīng)用難題。endprint