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特斯拉的电池日有亮点也有疑虑

来源:http://www.shgongjunpower.com/ │ 发表时间:2020-09-28 | 浏览数:载入中...

   特斯拉电池.png

   特斯拉电池日如期举办,马斯克前前后后说了许多。此前,特斯拉的宣传吊足了大家半年的胃口,百万公里、无钴等,听起来很高大上。既然是电池日,大家当然更关注马斯克说的这些电池技术。

 特斯拉较早使用的圆柱电池是18650,为了提高PACK能量密度,改用21700。电芯尺寸加大不是难事,加大电芯尺寸后有一个问题比较麻烦,电池在充放电过程中会散发热量,尺寸加大以后,散热是一个比较麻烦的事情。特斯拉似乎在这方面并没有很好地解决这个问题。

 在前不久举行的全球智慧出行大会上,中国工程院院士、电动车辆国家工程实验室主任孙逢春透露,我国新能源汽车燃烧事故率要明显低于特斯拉。请注意,孙院士用了“明显”两个字。据介绍,2012-2019特斯拉安全报告表明,每行驶2.8亿公里就发生一起特斯拉车辆燃烧事故。我国新能源汽车每行驶4.47亿公里发生一次燃烧事故(2018-2019国家监管平台统计数据)。

 特斯拉很多车辆起火事故是在行驶中发生。电池充放电是一个电化学反应过程,伴随着热量的释放,如果这些热量不能及时排出,必然导致电芯内部的温度升高。记者参加多次会议也了解到,三元电池能够忍受的起火温度不超过300℃,低于磷酸铁锂的温度水平。如果电芯内的温度不能及时排出,堆积在内部很容易引起自燃。特斯拉的燃烧事故率明显高于国内新能源汽车,是否与特斯拉采用大电芯有关?这个需要专业人士去研究,综合这些现象,有理由怀疑与特斯拉采用21700电芯有关。

 在电池日上,马斯克表示特斯拉将采用46800电芯,尺寸进一步加大,业内人士都知道把电芯做大了活性物质占比大,系统集成效率更高。但是,如何解决散热问题,没有看到片言只语,为什么不说散热问题呢?      比克电池电芯研发樊文光博士对特斯拉的新技术表达了一些看法。为了提高能量密度,电池规格的不断扩大是动力电池发展的整体趋势。但是电池越来越大就可能会牺牲安全性能,就像鸡蛋不能装在一个篮子里一样,在21700电芯装载高镍811的安全性能已经足够好的前提下,可以再加大单体电芯尺寸,推向一个新的(能量密度vs安全性)平衡点。事实上,比克电池也在做同样的布局,生产更大尺寸的圆柱电芯。

 马斯克还提到一些新技术的采用,比如无钴电池、硅纳米线等,樊文光博士认为,特斯拉有可能在2022年量产大电池+无极耳技术,之后2-3年后可能推出无钴单晶,而干电池和硅纳米线,4-5年内量产的可能性不大。硅纳米线的原材料和生产加工很难,干电池听起来很有趣,实际上用工业化眼光来看,实现起来也是非常困难的。

 特斯拉要做单价25,000美元的新车型,降低成本是关键,电池的成本必须大幅度降低才行。要实现无钴,不用贵金属钴,改为大量使用镍,成本必然大幅度降低,如此,特斯拉朝着既定目标靠近了一步。加上前段时间特斯拉收购了Maxwell,Maxwell的干法技术如果能用于现在的三元电池生产上,确实能够降低成本。

 超级电容产业理事长、中车新能源总经理陈胜军曾告诉记者,干法工艺可以明显增加极片活性物质的负载量,从而有效提升储能器件能量密度。据Tesla评估,该工艺如果应用于锂离子电池,在现有体系条件下可将锂离子电池能量密度提升10%-30%以上。

 干法技术的好处不止于此,还可以降低成本。宝晟(苏州)能源科技有限公司总经理郜明文博士告诉记者,干法电极技术在电池制造工艺上是一个全新的变革,它不需要使用溶剂来进行制备电池浆料,也不需要传统的涂布和干燥设备,将电池的制程缩短。电池生产步骤减少,制造装备投资和能耗都会降低。

 传统湿法电极干燥、辊压后存在表面活性物质掉渣现象,在机械外力作用下或者循环过程中,表面活性物质也有可能与集流体脱落。而干法电极自身独立成膜,电极膜本身具有一定的机械强度,不会出现脱落掉渣的现象,集流体与活性物质紧密结合在一起,电化学循环性能更优异。

 锂是动力电池中的重要元素,预锂化是一道重要流程。传统湿法工艺需要使用大量的有机溶剂,很难实现预锂化。干法技术在整个制备过程没有溶剂参与,因此,在原材料混合阶段就可以添加金属锂。

 干法技术好处很多,但要用于锂电池生产也不容易。在生产过程中,流水线必须将PTFE(聚四氟乙烯)纤维化,使活性物质与纤维化的PTFE(聚四氟乙烯)形成网络交联结构,这是成膜前预处理的难点之一。在连续的挤出辊压过程中,预处理后的活性材料仍然是粉体材料,使粉体材料能够形成均匀一致的片状材料,仍然是整个工艺流程中的又一个难点。(摘自:中国汽车报网)

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