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快充的核心是什么?
在锂离子电池放电的时候,这个锂离子是从负极材料里跑出来,然后跑到正极去,这个过程其实相对来说比较容易实现,也就是说锂电池的放电功率可以做得很大。
但是传统来说,充电就不这么容易了,充电的时候锂离子要从正极材料里跑出来,跑到负极材料里面去,这个过程相对来说比较考验负极材料,因为锂离子要快速进入负极材料,那这时候对负极材料的结构等问题都会造成破坏,所以通常来说,锂离子电池在快速充电方面表现的性能是不行的。
但是快充却是一个很多人梦寐以求的特征,以往只有超级电容才能表现出来快充,所以要克服锂电池不能快充的特点,我们要从材料的角度去入手,想办法去提升材料特别是负极材料在充电时的性能,这就是在材料或化学基础上要做的工作。
电动公交车的商业困境
那为什么要特别强调快充这个特征,我想先从电动车的应用端来说起。第一个在我们国家推广这个新能源汽车的时候,政府最容易推动的市场是电动公交车,纯公交车从奥运会开始到世博会到现在大概有六七年时间了吧,在很多城市都有应用。看一组简单的数据,这个PPT就讲到了电动公交车在商业应用中遇到的困境。
以12米的纯电动大巴为例,公交车每天典型要跑250公里,它当然是在A点和B点之间来回地跑,典型的电耗每公里0.8度电,这辆车如果白天跑一整天的话大概要消耗200千瓦时的电量,这个电量看起来不多,但是在配置电池的时候,要考虑两个系数,第一个是电池充放电区间,电池寿命的衰减,这样的话要配置312个千瓦时的电量,再加上夏天开空调的耗能,这样一来,这个电池就要装到500千瓦时的电量才能够满足12米的大巴全天的运营。
实际上在现在锂电池能量密度水平上,如果装配磷酸铁锂,大概500千瓦时的电池可能要6吨重,目前的成本至少要100万以上,这样一个电池在12米在体积和重量上都装不了, 所以这个方案大家都用不了。
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