日本兩大電動(dòng)車制造商豐田和日產(chǎn)分別公布了在動(dòng)力電池領(lǐng)域的最新技術(shù)成果。這兩家公司新一代密集能源貯備電力組可為電動(dòng)及混動(dòng)汽車提供持續(xù)時(shí)間更長的驅(qū)動(dòng)力。

豐田汽車公司正在研究以鎂電解質(zhì)取代當(dāng)前鋰離子電池中使用的鋰電解質(zhì)。豐田認(rèn)為鎂元素相較鋰元素有兩大好處。首先，鎂可以允許密集能量?jī)?chǔ)存。另外，鋰是一種不穩(wěn)定的金屬元素，容易引起火災(zāi)發(fā)生，鎂元素相對(duì)更加安全。該公司鎂元素基礎(chǔ)化學(xué)電池將在接下來的20年內(nèi)面世。

日產(chǎn)則在尋求一種添加劑，以提升當(dāng)前鋰電池的性能、擴(kuò)充能量?jī)?chǔ)存容量。日產(chǎn)采用的技術(shù)手段是在電池中摻進(jìn)一種叫做“非晶一氧化硅”的添加劑，以提升鋰離子電池能量?jī)?chǔ)存容量。這種化學(xué)物質(zhì)可使電池保留更多的鋰離子，從而提升電池總體性能。

國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)在此方面也取得了最新進(jìn)展。今年3月，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院唐永炳和其研究團(tuán)隊(duì)公布了最新成果“新型高能量密度鋁—石墨雙離子電池技術(shù)”。這種新型電池把傳統(tǒng)鋰離子電池的正負(fù)極進(jìn)行了調(diào)整，并采用鋁箔同時(shí)作為電池負(fù)極材料和負(fù)極集流體。該電池工作原理有別于傳統(tǒng)鋰離子電池：充電過程中，正極石墨發(fā)生陰離子插層反應(yīng)，而鋁負(fù)極發(fā)生鋁-鋰合金化反應(yīng)，放電過程則相反。這種新型反應(yīng)機(jī)理不僅顯著提高了電池的工作電壓，同時(shí)大幅降低電池的質(zhì)量、體積、及制造成本，從而全面提升了電池的能量密度。據(jù)初步估算，500Kg的鋁—石墨電池的續(xù)航里程可達(dá)到約550公里。與傳統(tǒng)的鋰電技術(shù)相比，這種電池具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅生產(chǎn)成本降低約40%-50%，同時(shí)能量密度提高至少1.3-2.0倍。

此外，另有多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)石墨烯鋰電池的研究，以突破續(xù)航里程的難題。

安全問題亟待解決

在急切追求動(dòng)力電池高能量密度的同時(shí)，它的安全性也不容小覷。近日發(fā)生的多起電動(dòng)公交車失火和電池工廠爆炸事件，引起了人們對(duì)鋰電安全性的極大關(guān)注。

動(dòng)力電池之所以會(huì)存在安全隱患，一部分原因是串聯(lián)電池組存在電池單元平衡問題。電池在充放電的過程中由于電池組之間的差異性，會(huì)導(dǎo)致蓄電池存在過度充電或過度放電的現(xiàn)象，過度充放電都會(huì)導(dǎo)致電池的燃燒、爆炸危險(xiǎn)的發(fā)生。

另外，研究表明，以三元鋰電池為例，電池充滿電時(shí)其正極的材料組成是脫鋰態(tài)的鈷酸鋰，負(fù)極是嵌鋰碳。鈷酸鋰在高溫下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)釋放氧氣，而嵌鋰碳的化學(xué)反應(yīng)活性基本上與金屬鋰相近。所以如果發(fā)生燃燒，那基本上就相當(dāng)于金屬鋰在富氧環(huán)境中燃燒一樣，這將引起非常嚴(yán)重的后果。

所以給動(dòng)力電池配備優(yōu)質(zhì)的BMS電池管理系統(tǒng)極為重要。BMS作為連接二次電池與用電器之間的重要紐帶，將電池或電池組的監(jiān)測(cè)管理集于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)均衡和智能充放電等重要功能，從而確保電池或者電池組的安全性、可靠性，并以最佳狀態(tài)輸出動(dòng)力。

目前國家正在制定電池管理系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這將推動(dòng)我國動(dòng)力電池有關(guān)安全性的工作進(jìn)展。