德车锂金属聚合物电池开发新进展

2010-11-01 10:31 来源: 中国科学院
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  德车用锂金属聚合物电池开发获实质进展

        10月26日,一辆由奥迪A2改装的电动汽车在中途没有充电的情况下从慕尼黑驶到柏林,605公里的行驶距离给期待电动车的人们带来了极大惊喜。德国联邦经济部长布吕德勒赞扬这是一次打破世界纪录的事件,是电动汽车的“突破”,并表示“现在要做的是,将这一‘柏林制造’的伟大业绩打造成一项世界成就”。

  电动汽车的跨越式进步

  如果仅看电动汽车单次充电行驶里程,德国此次605公里的行驶距离远低于今年5月日本电动汽车俱乐部实现的单次充电连续行驶1003.18公里的世界纪录。然而,与日本试验所用的不适于“普通驾驶”的电动汽车不同,此次德国试验的电动车几乎与传统汽车相差无几,丝毫没有降低车辆的舒适性。四座的车内有空调、音响设备、座椅暖气和气囊等,后备箱也完全可供使用,一个普通的司机可能都不会注意到该车的改装和布线。另外,德国试验车行驶过程中最高时速130公里,平均时速90公里,远高于日本试验车的40公里时速。还值得一提的是,605公里并非该试验车的极限行驶里程,因为到达柏林的终点后它还有18%的剩余电力。研究者表示,试验车还可以考虑使用不同容量的电池组。

  根据德国的有关研究,对于纯电动车,需要200公里的续航距离才能充分满足普通城市消费者的需求,250公里则为最佳。因此,德国原先的研发规划是,到2015年让单次充电行驶300公里以上的汽车上路。而现在,在德国联邦经济部的支持下,由DBM Energy公司和lekker Energie公司联合进行的这一试验标志着该目标已提前实现。因此,此次电动车试验的成功得到德国政府和业界的高度赞誉。德国联邦经济部部长和柏林市市长分别组织了有关新闻发布和庆祝活动,并发表了热情洋溢的讲话,奥迪、宝马、奔驰、欧宝和大众等也派代表都参加了活动。

  奇迹源于KOLIBRI技术

  电动汽车的关键是电池技术。一次充电巡航600公里使电动车的行驶能力已经和传统燃料汽车完全一样了,这将极大促进电动汽车的发展并加快其市场化进程。研究者表示,该试验车使用了前瞻性的电池技术——蜂鸟阿尔法聚合物技术(KOLIBRI AlphaPolymer Technologie),该技术是由高品质的单个组件构成的复杂智能系统。  

  KOLIBRI电池里的单层组件呈片状,电池的一极是石墨,另一极是锂金属氧化物,中间是电解质。与其他电池不同,这个单层电池组件非常薄,其厚度仅相当于一根头发丝的直径。KOLIBRI电池高性能的基础是复杂的膜技术,使电池具有了高度稳定性和高效率。这种电池的层状结构摒弃了液体电解质,降低了高电流输出时产生的热量,效率因此提高到了97%。而且这种电池所含电力可全部用光,不会对电池产生损害。由于电池内部不含重金属、有毒气体、液体或酸,所以不会对环境产生特别污染。另外,KOLIBRI电池充电时间特别短。如果提供足够的电力,试验所用的电池充电时间仅需20分钟。更让人期待的是,据称这种电池的使用寿命可达50万公里。  

  直观来看,这种基于锂金属聚合物的智能能量存储设备远比其他电池要高效和轻巧。据称,此次试验所用的KOLIBRI电池容量为100千瓦时,总重大约为300公斤,被分成两块安装。它可提供55千瓦的功率,相当于1.4升的汽油发动机。而相同重量的锂离子电池,由近200个锂离子电池单元组成电池模块,其容量还不到30千瓦时,行驶里程仅为150公里。如果和铅酸电池相比,KOLIBRI电池的优势更加明显,使用100公斤重KOLIBRI电池的卡车可以轻松击败载有1200公斤重铅酸电池的卡车。

  安全性和价格或有碍其光明前景

  电动车试验获得成功后,lekker能源公司总经理麦克表示,技术研发阶段已经结束,这种电池目前还不能批量生产,因此还没有上市。

  专家表示,电动车只是KOLIBRI技术应用的开始,将来该技术还将广泛应用于其他诸多领域,例如风能和太阳能等可再生能源的存储,以解决电力波动较大的问题。他们的目标是实现环境的可持续管理,创造一个干净的无污染的未来。

  DBM集团2005年才成立,却在没有外部资金的支持下研发出可能带来革命性影响的KOLIBR电池技术,这一技术虽然已经获得了2010年德国的创新奖,并创造了新的电动车长距离行驶世界纪录,但是否能很快得到各大汽车公司的青睐还是未知数。一直以来,各汽车公司都更关注自己的技术,现在,他们一方面密切关注KOLIBRI技术的发展,另一方面又表示锂金属聚合物电池依然存在串行应用的障碍,该电池还缺乏成本及安全性等对日常应用至关重要的信息。  

  针对汽车企业强调的锂电池安全性问题,记者专门采访了柏林工业大学化学系电化学能源、催化和材料科学实验室的彼得·斯特拉瑟教授。斯特拉瑟教授说:“锂金属技术不是一个新技术,而是今天锂离子电池的前身。锂金属在能量密度上有优势,但是必须注意它的安全性,大规模的锂离子电池是否足够安全至今仍不确定,所以大部分汽车制造商不愿意在汽车上使用锂金属。我认为,这种电池在充放电过程中的安全性和防止过度发热等关键技术方面还需要继续研究。”