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10分钟极速充电技术,王朝阳团队专访

Energist 能源学人 2021-12-24

“10 分钟可让电动汽车充满 80%,续航 300~ 400 公里;经过 2500 次充放电后,电池容量只有 8.3% 的损耗,远超出了美国能源部设定的目标!


美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳教授团队的这项“热刺激”快充技术近期引爆了眼球,被英国卫报、每日邮报、独立报、都市日报、法新社、德国法兰克福汇报、日本时报等全球著名媒体相继报道!该技术成果发表在CellPress旗下的能源旗舰期刊Joule上,题名“Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-ion Batteries”。(原文链接请点击底部阅读原文)


为此,能源学人在技术的可拓展应用方面对本文通讯作者王朝阳教授和第一作者杨晓光博士做了更为深入的采访,希望能解决一些朋友心中的疑惑。以下为采访实录。


能源学人:该技术需要在电池内部插入50μm厚度镍箔来完成加热,电池被加热后,温度的分布不均匀性是如何控制的?温度的不均匀会不会造成电池局部过热,导致局部老化?

· 均匀加热正是自加热电池结构最大的优势。目前电动汽车通常采用外部加热的方法,其存在加热速度与均匀性不可兼得的矛盾,即在高的加热功率下,可能电池表面已经过热,而中心区域仍处于较低温度。所以外部加热是无法采用高加热功率的,其加热速率通常小于1℃/min.

· 对于自加热电池,我们可以在一个电芯内均匀布置多片镍箔,同时实现快速且均匀的加热。我们实验中电池内部在加热过程中的温差可以控制在5℃以内。另外镍片的厚度也是可以根据需要调整的,我们现在用的最薄的镍片只有10μm。

· 内部加热对于车用大容量电池尤为重要。增大单体电芯容量是降低电动汽车成本的主要途径,比如宝马i3目前采用了94Ah的电芯,厚度达到45mm。这么厚的电芯,采用传统的外部加热方法是没有办法快速加热的。

能源学人:该研究的实验结果是以单体电芯为研究对象的,那么如果是以整个电池模组(尤其是车用模组)为对象,在放大应用的过程中,技术的有效性会降低吗?有可能会遇到哪些潜在的难题?

· 在电芯方面,我们的所有实验都采用了工业级标准的电芯,并且我们的电芯已经通过了美国阿贡国家实验室的第三方测试验证。

· 在模组和整车方面,基于该自加热电池结构的“全气候电池”技术将应用于2022年北京冬奥会的一万辆新能源汽车中,今年初已经在海拉尔通过了整车实验,所以该技术应用到模组和整车中也是不存在问题的

能源学人:该技术是以软包电池为对象开展的,那么技术的有效性跟电池形状有关吗?比如软包、圆柱、方形电池。

· 方形电池和软包电池可以采用完全相同的镍箔结构,没有任何区别。对于圆柱电池,我们有专门的加热结构设计,不过我们目前的重点主要集中在软包和方形电池。

能源学人:文中提到该技术使用了变电流快充,对于部分厂商使用的变电压快充是否具有同样的效果?为了加快技术推广,现有的动力电池和充电桩是否能进行相应的升级使用?

· 我们的技术的核心是将电池快速加热到60后进行快速充电,对充电策略并不限制我们采用了最传统的恒流恒压法进行充电,当然也可以采用其他的优化策略。

· 10分钟充电主要是基于下一代350~450千瓦超级快充充电桩,目前欧美都在积极部署下一代充电桩的建设。宝马、戴姆勒、大众、福特四家公司将在2020年前联合为欧盟建设400个350千瓦充电站。大众公司也将在2020年前为美国建设2000个350千瓦充电站。

能源学人:电池是具有系统性的,该技术的推广对将来电池体系有没有范围要求?比如正极材料、负极材料、电解液等等是否需要一定程度的约束?

· 我们的技术是基于电池单体结构的改变,是一种物理的方法,对所有的电池材料和化学体系都适用。

能源学人:向市场推广该技术的过程中,可预见的还会遇到哪些技术、政策、市场等方面的问题?

· 我们没有预见技术、政策和市场方面的问题。我们提出的是一种物理的方法,既简单又巧妙,应该是很容易实现的。

能源学人:EC Power公司未来的发展定位是什么?

· EC Power是一个研发公司,以研发创新型电池技术和打样产品为主,在技术验证、打样、小规模生产成功之后,我们会以技术授权或者共同投资的形式,与客户进行大规模的产业化。

原文下载:
https://pan.baidu.com/s/1a9ZSLiQqM9XUU9qo4xZfpQ 提取码: rci7


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