• 電動汽車電池再提安全性

    2019年09月04日 10:20 11112次瀏覽 來源:   分類:   作者:

    導讀:   8月26日,中國稀土行業協會、中國稀土學會在包頭市昊明稀土新電源科技有限公司(以下簡稱昊明稀土)召開了標準審查會,審查《電容型鎳氫動力電池用高豐度稀土貯氫合金》和《純電動大型城市客車用電容型鎳氫動力電池》2項團體標準。

    8月26日,中國稀土行業協會、中國稀土學會在包頭市昊明稀土新電源科技有限公司(以下簡稱昊明稀土)召開了標準審查會,審查《電容型鎳氫動力電池用高豐度稀土貯氫合金》和《純電動大型城市客車用電容型鎳氫動力電池》2項團體標準。

    電池被稱為電動汽車的“心臟”,其重要性不言而喻。據了解,昊明稀土生產的鎳氫動力電池是以稀土新材料添加為基本特征。“標準的制定填補了我國在電容型鎳氫動力電池及其高豐度稀土貯氫合金生產規范上的標準空白,為今后這些產品的設計、生產、檢驗、管理等提供了參考依據。”昊明稀土董事長助理兼部長喬敏剛說。

    研發動力電池緣于能源壓力

    20世紀70年代,中東石油危機出現,全球節能減排壓力逐步加大,各國開始各類新型蓄電池的研究,其中鎳氫電池以其環保、安全性高的優勢受到廣泛關注,并逐步邁入商用動力蓄電池行列。

    為進一步提高大電流性能和低溫性能,1997年,由俄羅斯率先研制出代表第三代電容器的非對稱超級電容器-Ni(OH)2/C型超級電容器,負極為高比表面積碳材料,可取代鎳氫電池負極貯氫合金,在西伯利亞等極寒地區直接使用。

    進入21世紀,我國科研工作者立足我國稀土資源優勢和動力電池工業基礎,針對高寒、高海拔地區研制出一種新型的稀土新電源。這種創新的電容型鎳氫動力電池以稀土新材料的應用為基本特征,采用非對稱組合,通過工藝和設備創新,將鎳氫動力電池和超級電容器優勢系統集成于一身,可以滿足商用動力電池安全、耐低溫、大電流充放電、壽命長、環??苫厥占皟r格合理等要求。

    讓昊明稀土常務副總經理袁愛東自豪的不僅僅是產品的性能,而是它運用得更加“刁鉆”,日本、德國、美國等國外生產的鎳氫動力電池主要用在混合動力車上,但將電容型鎳氫動力電池用在純電動公交車上,國內、國外僅昊明稀土一家。

    電池科學運行保障高性能

    筆者在昊明稀土生產線上看到,一批批藍色鎳氫動力電池,搭乘運輸機器人駛出車間,奔赴國內市場。“我們的產品具有安全、耐寒、快充、壽命長、環保、可回收等六大特性。”喬敏剛介紹道。

    眾所周知,電池的優秀特性取決于電池的內部構造及其運行原理,電容型鎳氫動力電池由正極板、負極板、隔膜、電解液、殼體等組成。

    正極板采用濕法工藝,以三維鎳帶或碳帶為集流體,Ni(OH)2為主體的二價金屬的氫氧化物等制備而成;負極板由貯氫合金與碳等電容器材料在三維鎳帶、二維鋼帶或碳帶基體上分層涂漿制備而成;隔膜由聚丙烯材料以纖維膜形式構成,中間含有陶瓷材料ZrO2纖維;電解液由三元堿性材料按一定配比構成;殼體主要由高強度耐腐蝕的不銹鋼或塑料材料制成。

    “充放電過程是氫原子或質子在電極間的往復運動,不產生任何中間態的可溶性金屬離子,也沒有任何電解液組織的消耗和生成,可實現完全密封和免維護,這就是電池能實現六大功能的關鍵所在。”袁愛東講道。

    據悉,充電過程中,正極活性物質中的H+首先擴散到正極/溶液界面與溶液中的OH-反應生成H2O。接著,溶液中游離的H+通過電解質擴散到負極/溶液界面發生電化學反應,生成氫原子并進一步擴散到負極材料貯氫合金中與之結合形成金屬氫化物。放電過程正好是充電過程的逆過程,碳等電容器材料始終是該反應過程的積極參與者。

    “其實,這個電池在充放電過程中,堿性電解液中的表層涂碳的貯氫合金電極發生電化學反應,進行儲存-釋放原子氫,而貯氫合金電極表面的活性炭形成導電網絡,提高合金電極導電率和電催化活性的同時,還產生雙電層,部分電荷以物理方式存儲-釋放。”中國稀土行業協會秘書長楊文浩說道。

    動力電池要注重標準

    隨著新能源汽車產業的高速發展,國家對電池生產企業在研發、質保、生產一致性等方面要求更加嚴格。工信部曾強調了確保生產過程中一致性問題。

    傳統的電池生產工藝復雜繁瑣,生產過程多以手工作業為主,因而一致性較低,嚴重影響動力電池的整體性能。

    作為車載動力電池,電容型鎳氫動力電池單體及其模組標準化,是大規模生產的工業基礎。智慧化生產車間可實現信息數據化、過程可視化和決策智能化,從智慧車間出去的所有電池,都會納入到公司自主打造的昊明稀土大數據監控平臺,實現數據共享。此外,智慧車間可做到一鍵完成工藝流程設計,所有設備能夠進行智能檢測,對有效數據實行監控和實時記錄,異常情況及時報警。

    “根據電容型鎳氫動力電池的特點,需要根據地區特點進行不同的充電方式,這一標準也是我們公司研究出來的。”袁愛東說道。

    針對高寒地區,開發出以“快充快補”為主要方式的純電動公交車直接充電運行技術路線。所謂“快充快補”,即白天間歇快速補充電量,用10分鐘左右即可補充車輛往返30公里~50公里消耗的電量。這是一種極其簡便的充電模式,每天可為純電動公交車提供300kWh以上的有效電能。

    針對空氣濕度大的地區,開發出以“慢充快補”為主要方式的純電動公交車直接充電運行技術路線。所謂“慢充快補”,即夜間緩慢充電為主,白天間歇快補為輔,同樣是一種極其簡便的充電模式,晚上慢充1個小時左右即可充滿,而白天在起始停車間隙,用10分鐘左右即可補充車輛往返30公里~50公里消耗的電量。

    自2012年2月以來,超過100輛12m電容型鎳氫動力電池純電動公交車在山東淄博、日照、內蒙古包頭的6條公交線路上線進行商業化運行,運行安全。這充分證實,電容型鎳氫動力電池憑借運行高效、質量穩定、環保節能、耐寒持久的優越性能,不僅直接解決了我國“三北地區”(東北、西北、華北)純電動公交車“冬天怕冷跑不動、電量不足跑不遠、電池衰減太快跑不久”的三大突出難題,同時也引領了純電動公交車行業動力電池技術發展方向。

    責任編輯:周大偉

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