总第816期
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总编辑|马黎明
执行副主编|谭扬
责编|张宇
采编|谭扬
无论你是否愿意承认,新能源汽车取代燃油车的大幕都已经开启!而作为目前新能源汽车的主要产品,纯电动汽车,其实也并不是什么太过新鲜的东西。电动汽车三大件之一的电机,其发展时间甚至比如今的燃油机还要早上几十年。
那么为何电动汽车的发展没有燃油车那么顺利?最关键的一点还在于电池。试想如果没有安全保障,没有续航里程为继,再加上高额的成本,那么电动汽车的价值可能并不比普通的玩具车高出多少。如果没有合适的电池,或许,燃油车的寿命还将长久地持续下去。
锂电池的出现,为电动汽车打开了一扇大门
在都以为燃油车必将成为人们出行过程中唯一选择的时候,锂电池出现了。也正是因为锂电池的车用,燃油车的地位也被潜移默化地改变了。
被誉为近代电子工业最伟大的两项发明,除了晶体管自然就要数锂电池了。锂电池作为最主要的便携式能量源,影响着我们生活的方方面面。
如果没有锂电池,就不会有如今的便携式穿戴设备。就连你现在正在观看此文所使用的智能手机,也离不开锂电池的功劳。
当地时间10月9日下午,2019年诺贝尔奖的最后一个自然科学类奖项正式揭晓,作为诺贝尔奖“陪跑”多年的古迪纳夫教授,连同惠廷汉姆教授以及吉野彰教授,因在锂电池发明道路上所做的奠基性贡献,荣获今年的诺贝尔化学奖。
这一奖项也是对他们三人的最高认可。马拉车市认为,目前处于电芯生产商头部地位的宁德时代、比亚迪们可能更应该由衷地感谢他们。
正是“锂电池之父”古迪纳夫教授,在1997年带来了震惊世人的磷酸铁锂电池,才正式拉开了锂电池行业这个市值超过万亿的新兴市场的序曲。
彼时,古迪纳夫教授已75岁高龄。
简单和大家介绍一下这项伟大的发明。磷酸铁锂(LiFePO4),或者简称为LFP,在它的晶体结构中,铁与氧组成 FeO6 八面体,磷与氧组成 PO4 四面体,这些八面体与六面体按照一定规则构成骨架,形成Z 字型的链状结构,而锂原子则占据空间骨架中所构成的空位中。
【磷酸铁锂晶体结构】
相较于钴酸锂的层状结构,LFP的空间骨架结构更稳定,锂离子在骨架的通道中也能快速移动。同时,LFP的成分是极其廉价的铁与磷,价格远低于钴。
其稳定性和低成本迅速吸引了业界的关注,锂离子电池也成为各大电子消费品的主要组成,电动汽车亦是如此。也可以说正是因为车载电池的广泛应用,也为锂电池打开了一个新的应用方向,创造了一个全新的商业机遇。
而我国在新能源汽车行业快速发展趋势的带动下,2018年中国锂电池行业保持快速增长,全年锂电池市场规模突破100GWh,同比增长34%,其增长主要来自于动力电池领域的快速增长。
作为全球动力电池出货量处于领先地位的宁德时代和比亚迪,磷酸铁锂电池也是它们的根本。比亚迪主要涉及磷酸铁锂电池,宁德时代主要以三元锂电池为主,磷酸铁锂电池也有涉及。动力电池企业飞速发展,自然也是因为电动汽车的逐步普及。
锂电池为电动汽车的发展打开了一扇大门,而电动汽车也一定程度上助推了锂电池的应用发展,两者可谓是相辅相成。
锂电池已被认可,电动汽车之路还有多长
锂电池虽被广泛认可,但电动汽车之路却仍并非坦途。
众所周知,采用锂电池作为动力源已渐成主流,而锂元素作为世界上最不安分的金属成分,和氧气发生摩擦会迅速氧化从而发生燃烧和爆炸的可能。这也是目前咱们乘坐飞机,锂电池不得托运的根本原因。
并且锂电池就像发动机一样,不可能做到百分百的无误差装配。成千上万的锂电池来推动这辆庞然巨物在公路驰骋,其出现问题的几率和风险不可谓不大。
作为电动汽车领域的佼佼者,特斯拉就因为其电池频频自燃等一系列事件,被推至风口浪尖,同时也引发了人们对于电动汽车安全性的广泛讨论。
特斯拉用的三元锂电池,因为这款电池的密度高,质量轻,而且续航能力不差。它最大的缺点就是安全性和稳定性略差,还非常规,更重要的是它容易发生失火、爆炸的情况。
以比亚迪为代表的车企用的是磷酸铁锂电池,它的优势是功率密度、性能等各方面均衡,而且造价便宜。但就是太重,而且极端情况下(冬天),电量会掉的很快。
两者的优缺点都太过明显,如何平衡密度、巡航里程和安全性,成为了摆在电动汽车发展面前的一道重要的课题。
目前业内有这样一种共识,认为磷酸铁锂属于大巴,三元锂电属于乘用车。而之于未来,或许是另一种电池的天下,那就是固态电池。
同样还是那位老人,古迪纳夫教授在90岁高龄之时,又毅然投入到全固态电池的研究之中。
这种全固态电池是将原先的液态有机电解池换成一种全新的固态电解质。固态电解质不仅能够保证原有的储电性能,还能防止枝晶问题的产生,而且更安全,更廉价。也可以完美解决目前两种应用于电动汽车上的锂电池各自的弊端。
马曰:
或许在不久的将来,电动汽车又会有着新的发展和腾飞。正是这样一位可敬的老人,用自己的生命谱写出了电池的发展乐章,使得各行各业都为之受益。
电动汽车之路虽非坦途,但也无需盲目地否定它,多给它一些耐心和时间去发展去完善。要知道,这个世界上正有着无数类似古迪纳夫教授这样的人,在默默地为之奋斗和努力。
END
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