-70℃能充電，浙大新成果或?qū)⒏淖冃履茉窜囀袌龈窬?/h1>
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<愛上你，愛上新江南網(wǎng):hzgou.cn www.xjnnet.net,hzgou.cn歡迎您！>-70℃的低溫環(huán)境也能充電。最近，浙江大學材料科學與工程學院范修林研究員團隊一項關(guān)于新型電解液的研究成果刊發(fā)在國際頂級期刊《自然》上。這項研究成果有望幫助鋰離子電池突破充電速度、工作溫度和安全性能的“瓶頸”。
電池，是新能源車的動力源。政府工作報告多次提及新能源汽車。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，從2018年年產(chǎn)銷量剛過百萬輛，再到2023年年產(chǎn)銷量近千萬輛，甚至正成為“世界寵兒”。
但眾所周知，新能源車電池“怕冷”。受制于鋰電池特性等因素，目前我國新能源汽車市場總體呈現(xiàn)南方熱北方冷的格局。
這一次，科技創(chuàng)新將帶來改變格局的曙光嗎？鋰電池為何會怕冷？離大規(guī)模商業(yè)還有多遠？潮新聞記者采訪了范修林研究員及業(yè)內(nèi)專家。
怕凍的電動車
對于新能源車怕冷一事，東北的“老鐵們”最有發(fā)言權(quán)。新能源汽車“趴窩”“排長隊充電”“電池被凍住”“續(xù)航大減”等新聞，頻頻沖上“熱搜”。低溫考驗下的電動車，也被調(diào)侃為電“凍”車。
那鋰電池為什么會怕凍？
“這與鋰電池本身的特性有關(guān)。”范修林表示，鋰電池要實現(xiàn)快充，其中的離子要實現(xiàn)快速地遷移。但是在低溫下，鋰電池會出現(xiàn)離子傳輸動力學緩慢、電解液電導率低、內(nèi)阻增加等問題，進而會導致容量快速衰減、循環(huán)壽命縮短、安全風險增加等問題。
范修林表示，電解液是電池中唯一與其它組件直接進行物理接觸的元素，在實際運行中很大程度上決定著電池的工作溫區(qū)、充放電倍率、循環(huán)穩(wěn)定性及壽命。因此，要突破低溫環(huán)境下的鋰電池問題，電解液的特性顯得至關(guān)重要，范修林團隊選擇從電解液這塊“空白區(qū)”下手。
但要讓鋰離子電解液同時具備有效的電解液-電極界面膜、寬溫域內(nèi)高離子電導率和快速離子傳輸動力，這對于此前已有研究的電解液來說都是不可能實現(xiàn)的。為了突破這項不可能，團隊開展了長達4年的研究。
面對幾萬種溶劑，該團隊首次建立了一套溶劑篩選原則，將23種目標材料制作成電解液并應(yīng)用于鋰電池，展開實證研究。團隊研究出的鋰離子軟包電池，如同一塊塊壓縮餅干，卻能展現(xiàn)出不同的功能效應(yīng)。不僅能夠支持在-70℃到60℃的超寬溫區(qū)內(nèi)進行可逆地充放電，還可以在室溫10分鐘內(nèi)完成快速充放電，并且十分安全。
市場格局待打破
一塊怕冷的鋰電池背后，折射的卻是新能源汽車尚待打開的更大市場。因各種吐槽而被放大的“里程焦慮”，讓不少北方居民對新能源汽車望而卻步。中國汽車流通協(xié)會新能源分會秘書長章弘表示，在新能源汽車的發(fā)展過程中，需要更加關(guān)注電池耐寒性問題。
最近，乘聯(lián)會秘書長崔東樹在其個人微信公眾號中分析了2月新能源車銷售情況，表示近期受長江流域雨雪冰凍天氣的影響，電動車的補能與續(xù)航短板暫時影響了消費者購買信心。
盡管影響能源汽車銷售的因素很多，消費能力、促銷政策、充電設(shè)施保障等都是，但氣候疊加鋰電池的“怕冷”特性，成為影響新能源汽車推廣的一大因素。新能源汽車市場南熱北冷的格局由來已久。
2022年，浙江新能源汽車滲透率為35.8%，超過全國平均水平13.9個百分點。海南省2023年新能源汽車的滲透率達到了50.8%。黑龍江、吉林、遼寧、新疆、甘肅等省，則估計在30%以下。
家在遼寧沈陽的夏銘（化名）為了方便上班、出游最近考慮購車，“國產(chǎn)電動車我看過五六款，確實很心動，還試駕了其中三款�！钡_過新能源車的朋友，卻給她兜頭澆了一盆涼水，“等到了冬天，看你咋整�！毕你懻f，她身邊也有打算買新能源車的朋友，考慮到冬天續(xù)航被“勸退”了。
去年6月，工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示，目前我國新能源汽車全面市場化發(fā)展還存在著不均衡不充分的問題。其中，從地域看受動力電池低溫適應(yīng)性、充換電設(shè)施不足等因素影響，東北、西北等地區(qū)新能源汽車推廣應(yīng)用相對滯后，東北三省和西北五省新能源汽車保有量不到全國總量的5%，地域上呈現(xiàn)了不均衡的特點。提出將支持開展高安全全氣候動力電池、熱泵空調(diào)、整車熱管理等技術(shù)攻關(guān)，以進一步增強新能源汽車低溫適用性和安全性，滿足高寒地區(qū)消費者需求。
離大規(guī)模商用還有多久？
近年來，不少動力電池上下游企業(yè)花了大量精力提升電池在低溫情況下的使用效率。
我省鋰電池行業(yè)的一位從業(yè)者表示，鋰電池的低溫表現(xiàn)，一直是學界以及業(yè)界都在攻關(guān)的難題。
汽車專家韓晨洪表示，為了保證電池包的溫度，目前給新能源汽車加裝PTC和熱泵是業(yè)內(nèi)常用的方案。但采用熱泵和PTC兩種方式的能耗相差30%以上，PTC的耗電量大，對電動車冬季續(xù)航影響大。采用這樣的外部加溫方案，意味著本來容量就衰減的電池需要在制暖方面多耗電。此外，動力電池的半固態(tài)和固態(tài)電池等創(chuàng)新也在進行，都在致力于確保續(xù)航里程、安全性等要求下能夠大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
多位從業(yè)者向記者表示，鋰電池的電解液實現(xiàn)突破性創(chuàng)新，如果能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，將產(chǎn)生極大的效益。但是，從實驗室的研究成果落地到商用，還有一段路要走。
范修林表示，對比目前的商用電解液來說，新型電解液具有更優(yōu)異的倍率性能和低溫性能。由于電解液在寬溫域內(nèi)的超快離子傳輸和穩(wěn)定的電化學界面，未來的前景還是很可觀的。但他也指出，“面對大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用上，新型溶劑成本較高是一個較大的挑戰(zhàn)”。
但范修林也表示，該研究成果可以率先在極地科考、空間探測、海底勘探等極端溫度情況中應(yīng)用。同時，他表示，電解液的突破對鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效，未來可用于更多場景，“比如應(yīng)用于車載設(shè)備、電力通信、公共安全、應(yīng)急救援、醫(yī)療電子、鐵路、船舶、機器人等領(lǐng)域。”
對未來，范修林很有信心：“目前，我們團隊已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)開展緊密合作�！�
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-70℃的低溫環(huán)境也能充電。最近，浙江大學材料科學與工程學院范修林研究員團隊一項關(guān)于新型電解液的研究成果刊發(fā)在國際頂級期刊《自然》上。這項研究成果有望幫助鋰離子電池突破充電速度、工作溫度和安全性能的“瓶頸”。
電池，是新能源車的動力源。政府工作報告多次提及新能源汽車。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，從2018年年產(chǎn)銷量剛過百萬輛，再到2023年年產(chǎn)銷量近千萬輛，甚至正成為“世界寵兒”。
但眾所周知，新能源車電池“怕冷”。受制于鋰電池特性等因素，目前我國新能源汽車市場總體呈現(xiàn)南方熱北方冷的格局。
這一次，科技創(chuàng)新將帶來改變格局的曙光嗎？鋰電池為何會怕冷？離大規(guī)模商業(yè)還有多遠？潮新聞記者采訪了范修林研究員及業(yè)內(nèi)專家。
怕凍的電動車
對于新能源車怕冷一事，東北的“老鐵們”最有發(fā)言權(quán)。新能源汽車“趴窩”“排長隊充電”“電池被凍住”“續(xù)航大減”等新聞，頻頻沖上“熱搜”。低溫考驗下的電動車，也被調(diào)侃為電“凍”車。
那鋰電池為什么會怕凍？
“這與鋰電池本身的特性有關(guān)。”范修林表示，鋰電池要實現(xiàn)快充，其中的離子要實現(xiàn)快速地遷移。但是在低溫下，鋰電池會出現(xiàn)離子傳輸動力學緩慢、電解液電導率低、內(nèi)阻增加等問題，進而會導致容量快速衰減、循環(huán)壽命縮短、安全風險增加等問題。
范修林表示，電解液是電池中唯一與其它組件直接進行物理接觸的元素，在實際運行中很大程度上決定著電池的工作溫區(qū)、充放電倍率、循環(huán)穩(wěn)定性及壽命。因此，要突破低溫環(huán)境下的鋰電池問題，電解液的特性顯得至關(guān)重要，范修林團隊選擇從電解液這塊“空白區(qū)”下手。
但要讓鋰離子電解液同時具備有效的電解液-電極界面膜、寬溫域內(nèi)高離子電導率和快速離子傳輸動力，這對于此前已有研究的電解液來說都是不可能實現(xiàn)的。為了突破這項不可能，團隊開展了長達4年的研究。
面對幾萬種溶劑，該團隊首次建立了一套溶劑篩選原則，將23種目標材料制作成電解液并應(yīng)用于鋰電池，展開實證研究。團隊研究出的鋰離子軟包電池，如同一塊塊壓縮餅干，卻能展現(xiàn)出不同的功能效應(yīng)。不僅能夠支持在-70℃到60℃的超寬溫區(qū)內(nèi)進行可逆地充放電，還可以在室溫10分鐘內(nèi)完成快速充放電，并且十分安全。
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一塊怕冷的鋰電池背后，折射的卻是新能源汽車尚待打開的更大市場。因各種吐槽而被放大的“里程焦慮”，讓不少北方居民對新能源汽車望而卻步。中國汽車流通協(xié)會新能源分會秘書長章弘表示，在新能源汽車的發(fā)展過程中，需要更加關(guān)注電池耐寒性問題。
最近，乘聯(lián)會秘書長崔東樹在其個人微信公眾號中分析了2月新能源車銷售情況，表示近期受長江流域雨雪冰凍天氣的影響，電動車的補能與續(xù)航短板暫時影響了消費者購買信心。
盡管影響能源汽車銷售的因素很多，消費能力、促銷政策、充電設(shè)施保障等都是，但氣候疊加鋰電池的“怕冷”特性，成為影響新能源汽車推廣的一大因素。新能源汽車市場南熱北冷的格局由來已久。
2022年，浙江新能源汽車滲透率為35.8%，超過全國平均水平13.9個百分點。海南省2023年新能源汽車的滲透率達到了50.8%。黑龍江、吉林、遼寧、新疆、甘肅等省，則估計在30%以下。
家在遼寧沈陽的夏銘（化名）為了方便上班、出游最近考慮購車，“國產(chǎn)電動車我看過五六款，確實很心動，還試駕了其中三款�！钡_過新能源車的朋友，卻給她兜頭澆了一盆涼水，“等到了冬天，看你咋整�！毕你懻f，她身邊也有打算買新能源車的朋友，考慮到冬天續(xù)航被“勸退”了。
去年6月，工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示，目前我國新能源汽車全面市場化發(fā)展還存在著不均衡不充分的問題。其中，從地域看受動力電池低溫適應(yīng)性、充換電設(shè)施不足等因素影響，東北、西北等地區(qū)新能源汽車推廣應(yīng)用相對滯后，東北三省和西北五省新能源汽車保有量不到全國總量的5%，地域上呈現(xiàn)了不均衡的特點。提出將支持開展高安全全氣候動力電池、熱泵空調(diào)、整車熱管理等技術(shù)攻關(guān)，以進一步增強新能源汽車低溫適用性和安全性，滿足高寒地區(qū)消費者需求。
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汽車專家韓晨洪表示，為了保證電池包的溫度，目前給新能源汽車加裝PTC和熱泵是業(yè)內(nèi)常用的方案。但采用熱泵和PTC兩種方式的能耗相差30%以上，PTC的耗電量大，對電動車冬季續(xù)航影響大。采用這樣的外部加溫方案，意味著本來容量就衰減的電池需要在制暖方面多耗電。此外，動力電池的半固態(tài)和固態(tài)電池等創(chuàng)新也在進行，都在致力于確保續(xù)航里程、安全性等要求下能夠大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
多位從業(yè)者向記者表示，鋰電池的電解液實現(xiàn)突破性創(chuàng)新，如果能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，將產(chǎn)生極大的效益。但是，從實驗室的研究成果落地到商用，還有一段路要走。
范修林表示，對比目前的商用電解液來說，新型電解液具有更優(yōu)異的倍率性能和低溫性能。由于電解液在寬溫域內(nèi)的超快離子傳輸和穩(wěn)定的電化學界面，未來的前景還是很可觀的。但他也指出，“面對大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用上，新型溶劑成本較高是一個較大的挑戰(zhàn)”。
但范修林也表示，該研究成果可以率先在極地科考、空間探測、海底勘探等極端溫度情況中應(yīng)用。同時，他表示，電解液的突破對鈉離子電池和鉀離子電池也十分有效，未來可用于更多場景，“比如應(yīng)用于車載設(shè)備、電力通信、公共安全、應(yīng)急救援、醫(yī)療電子、鐵路、船舶、機器人等領(lǐng)域。”
對未來，范修林很有信心：“目前，我們團隊已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)開展緊密合作�！�
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