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新能源汽车:从-20℃陡升至80℃,电池安然无恙

作者: 来源:长沙晚报 时间:2018-03-16 10:22:00

原标题:从-20℃陡升至80℃,电池安然无恙

  ▲在各种模拟极端状况下,科研人员对动力电池的安全性能进行测试。  长沙晚报记者 邹麟 摄

  ▲在各种模拟极端状况下,科研人员对动力电池的安全性能进行测试。  长沙晚报记者 邹麟 摄

  长沙晚报记者 詹春华 通讯员 焦蓓

  造了近百年燃油发动机汽车的保时捷前日宣布推出首款纯电动车型,续航能力达500公里,与特斯拉Model X高配版相当。此消息在全球新能源汽车行业扔下了一颗“重磅炸弹”。

  众所周知,新能源汽车的心脏是动力电池,这颗“心脏”的强劲有力,对提高整部车的续航能力和安全性能起到至关重要的作用。目前,我国新能源汽车产业有一个非常明显的“长沙基因”,即“长沙智造”的动力电池正极材料市场占有率为全国第一,而对其进行技术支撑的,就是动力电池正极材料制备湖南省工程实验室。日前,记者到该实验室进行了走访探秘。

  车间智能化,每天生产10吨动力电池正极材料

  “如果把动力电池比喻成一个家庭,正极、负极、电解液、隔膜便是这个家庭的四个主要成员,实验室承担的便是对正极材料的研发。目前,我们研发的正极材料已进入批量生产阶段。”通过一个形象的比喻,动力电池正极材料制备湖南省工程实验室主任、教授级高级工程师周友元博士向记者解释该实验室的主攻方向。

  采访当天,在周友元的带领下,记者穿上严密的防护服,进入该实验室的一个中试生产车间。这是一条繁忙的生产线,智能化程度相当高:中试线上1000多个装着黑色粉末的陶瓷钵子如同纪律严明的士兵,在管道里自动排着长队,井然有序地通过一个又一个设备“关口”,5名身着防护服的工人在四处巡视。

  “这陶瓷钵子里面的黑色粉末,便是实验室的科研人员经过5年研发配比出来的动力电池正极材料的原料,由含镍、钴、锰3种元素的化合物按不同的比例组成,经过高温炉、粉碎机等重重关口后,最终‘百炼钢化成绕指柔’,成为性能优异的成品。”周友元告诉记者,该车间1天的生产量约10吨,实验室旗下有多个中试生产车间,年生产总量达到了1.5万吨。

  “为什么所有进入车间的人都要穿上防护服?”记者不解地问。周友元解释说,铜、铁、锌等金属杂质是动力电池的“天敌”,如果在某种材料的生产环节中不慎混入这些杂质,将直接影响整组动力电池的使用寿命和安全性能,甚至可能导致车毁人亡的悲剧,因此不仅人进车间要穿防护服,就连里面的设备都做了细致的涂层防护处理。

  从-20℃到80℃,安全性能参数没有任何变化

  在研发过程中科研人员发现,镍、钴、锰的配比不同,衍生出来的材料也不同,而且镍的配比越高,动力电池的续航能力就越强,但其材料合成的技术难度也随之水涨船高。“像NCA材料(镍钴铝酸锂)的合成技术原先一直被日本住友垄断。实验室科研人员憋着一口气,从2012年到2017年,历时5年终于打破了这种垄断,现在我们已完全掌握了这种‘高镍材料’的合成技术,每个月有10多吨的销售量。”实验室副主任涂飞跃博士非常自豪地跟记者分享着科研攻关的艰辛和喜悦。

  在新能源汽车的实际行驶过程中,动力电池难免会遭遇各种各样的突发状况,比如重物冲击、挤压、针刺、燃烧、温控短路、热冲击、跌落、过充、过放、寒冷、高温等。为了保证极端状况下动力电池的安全,实验室辟出专门的模拟室,一次又一次地对处于各种突发状况下的电池进行安全性能测试。

  “零下20℃。”“80℃。”短短5分钟内,科研人员通过控制面板的显示屏幕,向测试系统接连发出了两条指令;从深寒陡升到高温,电池能安然无恙吗?记者不免有些担心,屏住呼吸紧紧盯住屏幕上的电池安全性能参数,却没有发现任何变化。“这表明测试系统里的电池经受住了冰火两重天的考验。”涂飞跃说,“在这个模拟室,重物冲击、燃烧、寒冷、高温等会轮番上阵,不断地向电池发出挑战,一旦发现存在安全隐患,测试系统会第一时间发出警报。”

  他还透露,实验室正在进一步研发镍配比高达9的升级版高镍正极材料,更高版本的锂硫电池、全固态电池等也在研发之中,旨在让更高续航能力、更高安全性能的动力电池早日应用到国产新能源汽车上,实现500公里乃至更强大的续航能力,比肩保时捷、特斯拉等一线品牌。

  对话

  记者:新能源汽车产业目前在我国的发展情况如何?

  周友元:新能源汽车产业在我国方兴未艾,涌现了一大批国产品牌,如比亚迪、北汽、奇瑞、众泰、吉利等。现在挂着绿色牌照的汽车越来越多,它们都是新能源汽车。根据国家相关发展规划,到2020年,新能源汽车的市场份额要占比10%,这也意味着将增加300万辆新能源汽车。

  记者:新能源汽车取代燃油车是大势所趋吗?

  涂飞跃:未来,新能源汽车取代燃油车绝对是大势所趋,就像手机相机取代胶卷相机、电脑U盘取代光盘、微信支付宝取代现金一样。目前全球很多国家已经排出了燃油车退出的具体时间表。

  本期实验室名片

  2012年12月成立的动力电池正极材料制备湖南省工程实验室,由长沙矿冶研究院有限责任公司建设,依托国家《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,针对电动车用动力电池正极材料研发过程中的技术瓶颈和产业化开发问题,建立具有国内领先水平的自主创新平台,为促进我国新能源汽车发展提供配套实验基础条件。

(责编:冯粒、袁勃)
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