北理工盟固利发布全气候电池 -45℃可正常使用

2017年09月04日 09:09 来源:ev世纪
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将于2022年举行的北京-张家口冬季奥运会为电动汽车整车和电池技术进步提供了契机。8月31日,北京理工大学、中信国安盟固利动力科技有限公司等在北京发布“面向冬奥环境的新能源汽车与低温电池技术成果”,宣布研发成功并量产在零下45度环境中仍能正常工作的全气候电池产品,以及相应的新能源汽车整车及关键零部件技术,以确保中国首次承办的冬奥会既能做到绿色,又能“万无一失”。

 

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北京理工大学电动汽车辆国家工程实验室主任、北京市新能源汽车联席会专家组首席专家孙逢春

 

冬奥组委的目标是把北京冬奥会办成一届“精彩、非凡、卓越的奥运盛会”,但相比2008年夏季奥运会,举办冬奥会的难度和挑战更大。对于电动汽车来说,低温条件下,电动车辆动力电池的充、放电性能下降,电池容量和寿命衰减,导致车辆续驶里程及整车动力性能显著下降,充电时间明显延长。而2022年冬奥会期间,新能源汽车将不得不在-20℃至-30℃的低温环境中运行。张家口地区冬季平均温度为-10℃左右,崇礼室外赛区在极寒时温度将降至-23℃。

 

为了解决这些问题,北京理工大学、中信国安盟固利动力科技有限公司和美国EC POWER公司合作开发了超低温区域带自加热技术的锂离子动力电池系统产品并进行量产。

 

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自加热电池结构图,Cathode为正极,Anode为负极,Elecetrolyte为电解液,Metal foil指的是镍箔

 

这一电池自加热技术源于美国宾夕法尼亚州立大学一支由王朝阳教授带领的研发团队。2016年1月,他们发表在《自然》杂志上的论文称,他们在锂电池中加入通电后能发出热量的镍箔。经过特殊设计,只要环境温度低于0℃,电池中一部分电流就会改变流向,流过镍箔,产生热量,提高电池温度,激发电池的化学反应,让电池正常工作;一旦电池内部温度超过0℃,流向镍箔的电流就会被切断,让电池恢复到普通工作状态。

 

与传统的外部加热方式不同,自加热技术能够快速提升电池温度。基于自加热技术的电池系统可在几十秒内使电池温度从-30℃上升到0℃以上,从而激活动力电池的正常应用。而外部加热可能耗时长达30分钟,而且能耗高、效率低。

 

自加热技术只改变电池结构,并不涉及电池材料的改变。

 

北京理工大学电动车辆国家工程实验室主任、北京市新能源汽车联席会专家组首席专家孙逢春说,自加热技术适用于各种材料的锂电池,而且成本很低,经过试验验证,对电池安全性能也没有影响。电池系统比能量达到170Wh/kg,系统可靠性实验累计完成切断次数超过5000次。这种电池自加热技术将彻底解决电动汽车在冬季续驶里程急剧下降、无法启动、衰减、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。

 

王朝阳教授说,自加热技术解决了电池怕冷的难题,打开了锂电池在手机、储能、电动汽车、无人机等很多领域崭新的应用前景。

 

2016年5月,王朝阳在国内的一个会议上谈到自加热技术时表示。采用自加热技术后,每度电增加0.1千克的重量,以及0.6-0.7元钱成本。

 

目前尚不清楚,采用自加热技术的电池大规模量产之后的成本情况。

 

除了低温电池技术和全气候电池产品以外,为了应对冬奥会河北赛区的山区地形、道路坡度和冰雪路面等复杂路况对新能源汽车自主决策能力的挑战,北京理工大学及理工华创电动车技术团队研发出了智能网联整车控制器(iVCU)和无动力中断自动变速电驱动系统产品,可以满足低温环境下整车系统的高效智能控制要求。

 

另外,北京理工大学与湖南华强电气股份有限公司合作研发的低温补气增焓冷暖空调技术可以很好的解决电动汽车冬季采暖需求。与传统电阻丝(PTC)制热方式相比,具有宽温区、高能效、安全性好等特点,能解决温度受限及能效低的难题,可以满足冬奥电动汽车低温环境制热要求。

 

在北京市科委支持下,北京理工大学与清华大学、福田汽车、北汽新能源、宇通客车、湖南华强等企业组成的新能源汽车项目团队取得的低温环境下整车系统集成技术突破为冬奥期间的新能源汽车应用奠定了基础。

 

据孙逢春介绍,项目团队计划2017年完成搭载全气候电池和低温增焓冷暖空调的新能源大客车、豪华中巴车和轿车原理样车的研制;2018年春节前,完成全气候新能源汽车在高寒地区(东北漠河或内蒙等)的验证试验。2019-2020年完成全气候自动驾驶新能源汽车、高速燃料电池大客车产品定型和示范考核。

编辑:hnd

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