鄭俊生：48V汽車(chē)啟動(dòng)電源及混合型鋰離子超級(jí)電容器

時(shí)間:2015-12-30 15:02來(lái)源:中國(guó)電池聯(lián)盟 作者:西顧
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        這個(gè)題目是我和鄭劍平教授一起做的，48V的啟停系統(tǒng)要求非�？量�，今天上午白博士也介紹了汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。我們汽車(chē)行業(yè)從目前來(lái)講產(chǎn)銷(xiāo)量連續(xù)七年世界第一，包括汽車(chē)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過(guò)GDP10%，雇傭了10%以上的勞動(dòng)力。但是大家的腰桿不硬，包括很多問(wèn)題，自主品牌的問(wèn)題，能源的問(wèn)題，因?yàn)槲覈?guó)能源結(jié)構(gòu)比較特殊，少油的國(guó)家。因?yàn)槠?chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，我們石油依存度50%，問(wèn)題非常嚴(yán)重。
 
         另外是環(huán)境的問(wèn)題，前幾天北京、上海霧霾都非常嚴(yán)重，我自己一直是不戴口罩，上次也拿起了口罩。三分之一城市污染來(lái)自于汽車(chē)行業(yè)，所以說(shuō)怎么樣讓汽車(chē)行業(yè)從能源和環(huán)境問(wèn)題解脫出來(lái)，我們國(guó)家做了很多工作。包括我們國(guó)家有新能源汽車(chē)研發(fā)戰(zhàn)略，十幾年前就提出來(lái)了，包括我們有三縱三橫的戰(zhàn)略，我自己做電池十多年了，如果真正走向市場(chǎng)要有比較長(zhǎng)的路。
 
         在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，新能源汽車(chē)在路上，包括純電動(dòng)汽車(chē)這段時(shí)間是火爆的，但是每個(gè)月的銷(xiāo)售是幾萬(wàn)輛，但是每年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量是兩千多萬(wàn)。但是國(guó)家的法規(guī)變的極為苛刻，馬上實(shí)施的乘用車(chē)平均燃油耗能核算辦法是5升，所以說(shuō)我們要找到這個(gè)問(wèn)題方法。預(yù)測(cè)來(lái)算通過(guò)回收汽車(chē)在減速剎車(chē)時(shí)候的能量，用于汽車(chē)怠速或者交叉口啟動(dòng)的能量，減少20%的排放，節(jié)能15%的目的，如果能夠達(dá)到這個(gè)目的，整個(gè)行業(yè)我們也是可以接受的。
 
         這個(gè)系統(tǒng)大家都很熟悉，具體怎么操作的呢？在紅燈的時(shí)候傳統(tǒng)汽車(chē)還在工作著，這個(gè)時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很低，在低的轉(zhuǎn)速情況下能耗排放卻是很大的，如果說(shuō)把汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉，綠燈的時(shí)候通過(guò)啟停系統(tǒng)把車(chē)啟動(dòng)，減少能量排放。
 
         在五年以前啟停系統(tǒng)成為汽車(chē)行業(yè)研究的熱點(diǎn)，特別是在日本和歐洲。2011年的時(shí)候奧迪、寶馬、保時(shí)捷、戴姆勒說(shuō)會(huì)采用48V的系統(tǒng)，2012年的時(shí)候在寶馬七系采用了48V系統(tǒng)，可以根據(jù)客戶(hù)的需求關(guān)掉和開(kāi)啟，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)比亞迪也做了很好的工作。
 
          這是馬自達(dá)用的超級(jí)電容器的啟動(dòng)系統(tǒng)，但是回收的能量并沒(méi)有用在啟動(dòng)，主要用來(lái)汽車(chē)的電子儀表和大燈，通過(guò)他們的計(jì)算，可以降低10%的能耗。三菱這個(gè)車(chē)是根據(jù)很小的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，1.1的排量安全可以達(dá)到2.2的承重車(chē)。事實(shí)上我們啟停系統(tǒng)有一個(gè)新優(yōu)勢(shì)，但是這是非常重要的。但是對(duì)啟停來(lái)說(shuō)，我們不僅要考慮能量好，還要考慮功率密度，對(duì)功率和系統(tǒng)密度要求非常高，整個(gè)系統(tǒng)包括電極和電纜、控制系統(tǒng)。
 
          這里我列了美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟對(duì)48V電池的需求，包括循環(huán)壽命15萬(wàn)次，最大工作壓力是90。它的功率和能量都達(dá)到這個(gè)要求，電容器有很嘎的功率特性，可以達(dá)到功率和壽命的要求，能量仍然滿(mǎn)足不了啟停系統(tǒng)的要求。
 
          回過(guò)頭看一下電容器和電池的產(chǎn)品，對(duì)電池來(lái)說(shuō)我們可以想象它像很大的容量，這是它的輸出推動(dòng)，規(guī)律性很差。電容器正好相反，超級(jí)電容器是雙向的結(jié)構(gòu)，很大部分會(huì)提高電容器的能量密度，包括很多人報(bào)道的非常高的幾十瓦斯能量密度。如果你光關(guān)注這些是沒(méi)有問(wèn)題的，但是我們不僅是電極材料，我們把電解質(zhì)也認(rèn)為是儲(chǔ)存的部分，這種情況下可以計(jì)算出來(lái)，對(duì)傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)超級(jí)電容器的能量密度即使在充放電過(guò)程中的很難程度。但是在這種情況下，鉛酸電池和鎳氫可以和電動(dòng)車(chē)混合，提高能量密度，為什么電池和電動(dòng)混合就非常困難呢？對(duì)鋰電池來(lái)講用鈷酸鋰或者錳算鋰，但是超級(jí)電容器的電源是2.7V，如果在這種情況下我們和他們進(jìn)行混合就會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題。
 
          如果在3V以上操作的話，電容器就壞掉了。低于2.7V操作的話，我們用不到鋰電池平臺(tái)，根本達(dá)不到混合目的。在這種情況下，無(wú)法達(dá)到我們希望的提高它的能量密度和功率密度的想法。鄭教授發(fā)明了離子超級(jí)電容器，通過(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，把電容器的電量提高到4.2V，這種情況下我們就可以實(shí)現(xiàn)混合了。我們拿到了美國(guó)的一項(xiàng)技術(shù)，下一步就可以授權(quán)了。中間這個(gè)是我們混合型電容器，邊上是鋰電池的，我們可以實(shí)現(xiàn)電壓的評(píng)審。
 
          我們發(fā)現(xiàn)在低的輸出的時(shí)候，我們能量密度是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電容器，但是要低于鋰電池。在高的規(guī)律輸出的時(shí)候，我們能量密度要高于鋰離子超級(jí)電容器。我們混合型超級(jí)電容器可以應(yīng)用在鋰離子電池和超級(jí)電容器沒(méi)法好好工作的區(qū)域，在相對(duì)比較高的能量密度和很高的功率密度。我們可以做的更高，但是就會(huì)一定程度上犧牲功率密度。大概是兩千個(gè)小時(shí)測(cè)試了一下，后面可能還需要繼續(xù)去測(cè)試。
 
          我們可以看到汽車(chē)啟停系統(tǒng)在一定程度上達(dá)到節(jié)能減排的目的，可以減少20%的能耗，減少15%的排放。但是要求的特別苛刻，無(wú)法滿(mǎn)足要求。同時(shí)在這個(gè)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了混合型的電源，可以實(shí)現(xiàn)能量和功率密度統(tǒng)一，目前可以滿(mǎn)足汽車(chē)啟停系統(tǒng)對(duì)電源的要求。
 
          同時(shí)，這種新型電源系統(tǒng)可用于鋰離子電池和電容器無(wú)法勝任的產(chǎn)所。
 
 
 
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    2024-04-16 10:29

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    4月22日，科達(dá)利發(fā)布公告稱(chēng)，公司與臺(tái)灣盟立臺(tái)灣盟立、臺(tái)灣盟英擬共同投資深圳市科盟創(chuàng)新機(jī)器人科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)深圳科盟）并簽署《投資合作協(xié)議書(shū)》。深圳科盟并簽署《投資合作協(xié)議書(shū)》。深圳科盟注冊(cè)資本擬為人民幣1億元，其中公司以現(xiàn)金方式投入人
    2024-04-24 10:11

  • 續(xù)航里程1000公里！寧德時(shí)代發(fā)布神行PLUS電池

    4月25日，在2024北京車(chē)展上，寧德時(shí)代舉行乘用車(chē)新品發(fā)布會(huì)，發(fā)布神行PLUS電池，續(xù)航里程1000公里。同時(shí)，充電10分鐘可續(xù)航600公里。
    2024-04-25 17:53

  • 天奇股份牽手長(zhǎng)安汽車(chē) 共同打造動(dòng)力電池全生命周期產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)！

    天奇股份4月18日公告，擬與中國(guó)長(zhǎng)安、長(zhǎng)安汽車(chē)共同投資設(shè)立合資公司，并以合資公司為主體合作開(kāi)展電池回收、梯次利用及再生業(yè)務(wù)。目標(biāo)打造成為西南區(qū)域領(lǐng)先的電池回收標(biāo)桿企業(yè)。 合資公司的注冊(cè)資本為1.8億元，其中公司擬出資8820萬(wàn)元，持有合資公司49%的股
    2024-04-19 08:42

  • 50億元！這家公司擬在摩洛哥投建鋰電池負(fù)極材料項(xiàng)目

    4月26日晚間， 中科電氣 發(fā)布公告，宣布公司計(jì)劃通過(guò)其控股子公司湖南中科星城石墨有限公司，在中國(guó)香港或其他海外地區(qū)新設(shè)全資子公司， 以間接投資方式設(shè)立摩洛哥項(xiàng)目公司，實(shí)施一項(xiàng)年產(chǎn)10萬(wàn)噸鋰離子電池負(fù)極材料一體化基地項(xiàng)目 。 據(jù)了解， 項(xiàng)目計(jì)劃總投資
    2024-04-29 18:25

  • 全固態(tài)電池三大技術(shù)路線，誰(shuí)將最終勝出？

    近年來(lái)，憑借高密度、更安全性、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“最具潛力的下一代鋰電池技術(shù)”的固態(tài)電池受到市場(chǎng)關(guān)注，最新消息不斷。
    2024-04-22 18:17

  • 鋰礦龍頭一季度預(yù)虧超36億元，收深交所關(guān)注函！

    4月23日晚間，天齊鋰業(yè)發(fā)布業(yè)績(jī)預(yù)告，預(yù)計(jì)今年第一季度同比由盈轉(zhuǎn)虧。 同日晚間，深交所對(duì)天齊鋰業(yè)下發(fā)關(guān)注函，要求其結(jié)合主營(yíng)業(yè)務(wù)開(kāi)展情況、產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)量、產(chǎn)品價(jià)格等，分析2024年一季度虧損較2023年四季度大幅增加的原因，并說(shuō)明是否存在持續(xù)虧損風(fēng)險(xiǎn)等。 鋰
    2024-04-25 09:30

  • 又有車(chē)企公布全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間！

    當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月16日，日產(chǎn)汽車(chē)公開(kāi)全固態(tài)電池試生產(chǎn)線的預(yù)定設(shè)置場(chǎng)所，在生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)等的橫濱工廠建筑內(nèi)確保了約1萬(wàn)平方米空間，為搬入設(shè)備推進(jìn)施工。 日產(chǎn)計(jì)劃2025年3月開(kāi)始生產(chǎn)全固態(tài)電池，目標(biāo)2028年度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)日產(chǎn)介紹，全固態(tài)電池的能量密度是傳統(tǒng)鋰離
    2024-04-18 08:43
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