成本回收-解决电动汽车里程、成本和安全等一系列问题-中国神农架

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電池革命為汽車重新「定義」充電時間長、用車成本高,電動車靠譜嗎?冬天駕駛電動汽車,續航能力明顯降低,有好的解決辦法嗎?報廢電池可以無害化處理嗎?電池技術革命正對汽車領域產生深刻影響,如何讓它為便捷、安全出行保駕護航,專家為您答疑解惑。

「上世紀,傳統化石能源的無序發展和使用導致環境污染嚴重,新型清潔能源和大規模儲能系統成為當前新的發展熱點,需要具有優良電化學性能、綠色環保、價格低廉的二次電池來構建『電力銀行』。」北京理工大學材料學院教授陳人傑告訴記者,二次電池是新型清潔能源交通的核心技術,5G移動通訊、航空航天等領域都對其安全性、能量密度、環境適應性等性能提出更高要求。

「汽油車發展經歷了130多年歷史,消費者對電動汽車也要有耐心,行業各相關方需要從目前暴露出的安全隱患着手,解決電動汽車裡程、成本和安全等一系列問題。」何洪文認為,電池安全管理技術完善是一個體系化積累的過程,需要對電池開展基於模型和數據的安全在線評估,保證電池的安全;一旦電池發生問題需要開啟主動管控,保證車輛安全;利用整車的主動防護設計舉措,為極端情況下留出足夠的人員逃逸時間,保證人員安全。總之,建立電動汽車安全風險多級管控長效機制,是保證電池狀態穩定和車輛安全的關鍵。

電動汽車成本高?何洪文不這麼認為。他說,「電動汽車的售價可能偏高,但從汽車的購置成本、使用成本和維保成本等全生命周期綜合成本來看,以10年為單位計算可以得出:電動汽車的全生命周期成本比傳統汽車還要節省約10%」。

隨着鋰電池的規模化、高鎳化,其價格也越來越低。過去10年中,電池的價格已經降至原來的十分之一,材料溢價的部分日益減少,這意味着電池材料中的金屬元素價格已經越發接近電池價格。林曉表示,通過電池回收可以基本實現盈利,但仍需探索更加成熟的工業解決方案。目前,鋰離子電池的回收技術在常規消費領域已經存在,但動力電池的材料和系統不一樣,亟待進一步研發來解決問題。

「電動車報廢電池的關鍵問題在於收集渠道和資源化利用。舊手機、充電寶等電子產品的回收處理尚未建立合規渠道,如何從消費者手中收集電動車報廢電池,在解決安全隱患的同時又能回收資源,這是未來最大的挑戰。」林曉向記者展示了一組數據,一台純電動汽車的電池從自動化組裝到出庫最快僅需2分鐘,但電動車的電池拆解則需要2名工人操作近8小時;另據統計,我國消耗的鋰資源中,來自回收的鋰資源佔比不到10%,部分電池仍然沒有得到有效回收利用。

電池革命僅僅發生在材料領域嗎?答案顯然是否定的。通過合理、高效的充放電管理也能讓電池使用更加持久。「動力電池系統的性能不僅取決於單個電池,鑒於其具有的『木桶效應』和充放電末期的『掃帚效應』,加強對動力電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要。」北京理工大學機械與車輛學院教授何洪文表示。

「出不了遠門」。生活中,電動汽車的續航問題時常困擾用戶。其實,科學家一直致力於提升電池「電力」,從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池,再到現在的鋰離子電池,通過理論突破、材料創新,電池的能量密度一直不斷提高。「與現有鋰離子電池相比,鋰硫電池的能量密度可以更高。」陳人傑介紹,目前他和研究團隊正針對電池能量密度、循環性能、功率特性和安全性等方面逐一提出改進思路和研究策略,希望通過材料的革新真正開發出更優性能的鋰硫二次電池體系。

換電池還不如換車?2013年,北京開始純電動汽車在私人領域的示範推廣,我國首批電動汽車車主誕生。如今6年時間過去,一批又一批車主選擇了電動汽車,但是隨之而來的是新能源汽車電池面臨報廢潮,換電池的高昂價格讓他們感嘆,「換電池還不如換車」。

電動汽車值得買嗎?如今,穿梭在大街小巷的綠牌車越來越多,而與新能源汽車市場一同生長的,還有觀望者的疑問。

伴隨鋰電池以及相關技術不斷進步,高性能、長里程電動車成為可能——

隨着越來越多的電動汽車投入市場,廢舊電池的處理成為難題。「2018年,我國報廢電池達6000噸左右,3年後的數據會達到20萬噸至30萬噸,這對工業解決方案的要求特別迫切。」全國廢棄化學品處置標準委員會委員林曉說,必須對報廢電池資源開展規範回收,防止污染和安全風險。

電動汽車充電時間長?專家表示,技術創新也在推動完善汽車充電方案。不僅有慢充、快充、無線充電等多樣化充電解決方案,公眾還能通過「換電」的方式實現能源快速補充,有效提升電動汽車駕駛體驗。

「其中,改進電池的安全性可以從兩方面入手:一是電池材料的設計優化和改性,最直接的方法就是對不同電解質材料開展創新;二是改進電池的結構和製備工藝。」對此,陳人傑解釋,現有鋰離子電池主要仍使用易燃易揮發的有機液態電解液,熱穩定性差、易發生安全事故。「而固態電池是二次電池發展的重要方向,它的關鍵技術是研究開發性能優良的固態電解質,並實現其與電極材料的良好相容——這些工作既是當前研究的熱點也是難點,還需要我們持續攻關和創新。」

電池革命是否到來?說起電池,很多人的第一印象不過是生活中「微」不足道的電子配件。起初,科學界也把電池歸為電子元器件類別加以研究開發。而隨着電子產品快速普及,人們對能源的需求日益增大,電池的地位水漲船高。

隨着科技進步,大數據、雲管控、智能化為完善動力電池的安全管理提供了新契機。何洪文表示,通過安全的電池材料體系升級,再輔以智能化的動力電池管理,可以進一步完善動力電池系統的安全性能。同時,隨着碳交易政策的推行,電動汽車全壽命周期的成本優勢及規模化市場效益還將日益凸顯。「車輛電動化是國際公認的發展趨勢,汽車性能提升導向對新型電池的需求也在不斷提高,電池技術革命一直在路上。」何洪文表示。

還有消費者最關注的安全問題。車輛電池着火消息不時見諸報端,電動汽車還能讓大家放心購買嗎?「雖然電動汽車暴露出一些安全隱患,但可以從安全的動力電池材料體系、動力電池的安全管理方面解決問題。」何洪文說,我國已率先建立新能源汽車三級監管平台,積累了充分的一手數據,努力完善電動汽車的安全性能。

「廢舊電池的處理不應再走先污染后治理的老路。」陳人傑建議,電池在設計製造源頭要選擇對環境非常友好的綠色電池材料,同時要兼顧電化學性能,構築綠色電池體系,通過再設計、再利用、再回收,真正達到電池的綠色指標。

而伴隨着鋰電池技術進步,以及整車、電機、電池和電控技術不斷完善,使得高性能、長里程電動車成為可能。「長續航里程設計是目前電動汽車性能升級的特徵之一。」何洪文舉例,北汽純電動車續航里程由最初的140公里升級到目前的500公里以上,續航里程對電動汽車來說已不是問題。

原標題:電池革命為汽車重新「定義」

電池,已經深度融入人們生活的方方面面。其中,問鼎2019年諾貝爾化學獎的鋰電技術在汽車、手機、筆記本電腦等領域廣泛應用。目前,我國新能源汽車市場保有量和增量雙雙位居世界第一,電動汽車的「油箱」備受關注。那麼,電池技術將如何推動汽車產業的進步,讓人們出行更加便捷、安全?在中國科協近日推出的「科學麻辣燙」活動上,3位專家聚首,共同探討電池革命對汽車領域發展的影響。

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