“寬溫電池”讓電動汽車不再“怕冷”

梁飛　王立民

“遇冷則弱”的電池頑疾，嚴重限制了電動汽車在高寒地區的應用。中科院長春應化所突破技術瓶頸，研發出可在零下45℃使用的“寬溫電池”：

國家“十三五”戰略性新興產業規劃明確將新能源電動汽車作為重點發展領域。但電池適用性卻一直是電動車在高寒環境規模應用的掣肘，嚴重影響了新能源電動汽車的普及。

“遇冷則弱”成電動汽車普及瓶頸

我國東北、內蒙古、新疆、西藏等地區，冬季普遍在零下20℃到零下30℃之間，極端天氣達到零下40℃左右。目前，大多數電動汽車電池基于電化學反應過程制造，性能與環境溫度密切相關，低溫環境下放電能力及放電容量劇減，“遇冷則弱”成為通病。例如，采用石墨負極類鋰離子動力電池，工作溫度從20℃降到0℃，電池容量減少20%；溫度從0℃降到零下20℃，電池容量又減少30%；且在零下25℃環境下，電池充電時間比零上25℃時長63%。同時，低溫嚴重影響電池壽命，例如，容量35安時的鋰電池，在零下10℃環境中，經過100次充放電，急劇衰減至5安時。

因此，配備一般電池的電動汽車很難入駐高寒地區，即使能夠行駛其效能也大打折扣。

“寬溫電池”讓電動汽車不再“怕冷”

中科院長春應化所從1999年開始致力于新型寬溫鎳氫電池材料研究，于2009年在電池負極材料設計制備、貯氫性能研究等方面取得系列成果，開發出可在寬溫域（-45℃-60℃）應用的新型鎳氫電池。

傳統的鎳氫電池在高寒環境“水土不服”，主要原因在于負極儲氫合金低溫性能差。中科院長春應化所通過添加堿金屬等高活性金屬、強化低溫放電中氫擴散通道、改善低溫充放電動力學以及提高低溫放電電壓等方式，治愈電池“畏寒癥”，使得裝備上新型寬溫鎳氫電池的電動汽車不再“怕冷”。

該電池在零下4 5℃及零上60℃的1倍率放電容量為額定容量的80%以上，且在零下45℃的環境中也可實現1倍率充電，相關技術已獲得10余項國家發明專利。

2012年，經過冬季近半年試驗，應用效果明顯優于同等容量的原用閥控式鉛酸蓄電池；2015年，中科院長春應化所與一汽集團聯合開發裝配該電池的純電動乘用車、公交車，冬季行駛里程可達夏季的90%以上。

產業化推動各類電動車及設備入駐寒區

近年來，中科院長春應化所致力新型寬溫鎳氫電池的產業化推廣，已與相關企業聯合建成生產線，生產出多型電池裝備電動汽車并入駐寒區。

2014年，與中科眾瑞（哈爾濱）清潔能源股份有限公司聯合建成生產線，產出電動汽車低溫動力電池、軌道交通車輛動力電池、電力儲能電池、通訊基站備用電源以及高技術裝備等重要行業的特種電池。

2016年，與中盈志合吉林科技股份有限公司合作，投資約1億元開展寬溫鎳氫電池項目建設，目前，該項目年產量約4000萬瓦時，產品已通過ISO/TS 16949汽車行業生產件質量管理體系認證，成為純電動公交車企業合格供應方。相關電池不僅可在零下45℃至零上60℃環境下應用，且10分鐘即可充電50%，有效解決了電動汽車在高寒地區的普及問題。

未來，中科院長春應化所將借助我國稀土資源優勢，繼續拓展寬溫鎳氫電池在航天器、南北極科考設備、軌道車輛、軍事裝備等領域應用，持續研發更高能量密度、更大輸出功率、更長循環壽命的寬溫鎳氫電池，著力解決新能源動力領域的科技瓶頸和應用難題。endprint