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续驶里程是人们在选配新能源汽车时考虑到的一个关键性指标,也是涉及部门制订政策的最重要考量因素,因此,新能源车企对高比能量动力锂电池更为喜好,在三者的助推之下,高比能量动力锂电池渐成主流。然而,目前技术条件下的高比能量动力锂电池寿命波动慢,锂电池的循环寿命与整车里程寿命不完全一致,锂电池的日历寿命与整车用于年限不完全一致,这给新能源汽车的推展带给不少后遗症。

为何高比能量锂电池寿命波动更加慢?从微观看,锂电池在用于的过程中,内部不会再次发生电解液分解成、活性材料失活、正负极结构塌陷造成锂离子映射和脱嵌的数量增加等不可逆的电化学反应并造成容量上升。特别是在在低电压和高温条件下,高度干锂的负极表面不易与电解液再次发生反应,比如,电池状态下的NCM811与电解液反应的活性,远大于NCM111与电解液反应的活性。因此,充放电电压越高、温度越高,锂电池容量上升就越慢。

从宏观看,如何精确测量电流、电压和温度,作好热管理、功率管理和能量管理?如何感官高比能量动力锂电池的寿命状态,缩短其使用寿命?毫无疑问,电池管理系统扮演着最重要角色。从有所不同维度探寻初衷关于NCM811等高比能量动力锂电池寿命波动过慢的问题,目前业内的解决方案多从材料、电解液、隔膜和电池管理系统等方面应从。

材料方面,可通过对NCM811的颗粒表面展开改性处置,提升其各项性能。由于电解液添加剂有所不同,电池的极化程度和极化速度也有所不同,因此,使用需要减少电池内部宿主反应的电解液,可以提升高比能量动力锂电池的循环寿命和安全性。鹏辉能源通过对陶瓷和聚合物多功能填充涂层的应用于,提升了高比能量动力锂电池在高温、高压下的稳定性和安全性;此外,鹏辉能源还研发出有硅碳负极专用的工艺体系和电解液,使电池的首效提升到86%及以上,解决问题了电池前50周的较慢波动问题,提升了电池的容量和实验寿命。

在电池管理系统层面,同济大学汽车学院副院长魏学哲教授明确提出了基于“电-热-寿命”耦合模型的电池组优化设计方法,可对电池单体展开电阻测量、容量估算,收集多空间、时间维度数据。同时,该设计可确保电池组的一致性,构建多因素、多物理场耦合。

据魏学哲教授讲解,这就是以寿命估算、预测和管理为核心的第三代电池管理系统(第一代电池管理系统以单体安全监控为核心,第二代电池管理系统以SOC估算为核心),该管理系统具有完善的串并联方案、平衡方案和热管理方案,可对高比能量动力锂电池的寿命波动展开有效地管理。在市场需求的夹住下,桑顿新能源、国轩高科、鹏辉能源等电池企业都进行了对高比能量动力锂电池的布局,杉杉股份等材料企业也顺势而为,在上游作好了适当布局。业内对高比能量动力锂电池寿命波动问题的探寻,毫无疑问不利于动力锂电池产业的发展,不利于新能源汽车的更进一步推展。

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