鉅大LARGE | 點擊量:2804次 | 2019年11月21日
為什么全固態電池不要熱管理系統?這一優勢會成為固態電池的殺手锏嗎?
鋰離子電池,通過一定數量串并組合,裝配在汽車上,成為動力電源的那一刻,高成本、大體積、高質量、溫度適應敏感、熱失控安全等問題,就一直困擾著我們。
而全固態電池由于能提供更好的安全、更大的容量、更快的充電,被公認是下一代電池技術路線的發展方向,也成了各大電池產業上下游企業的必爭之地:
韓國的三大電池巨頭聯手;日本23家車企、電池、材料公司、科研院校單位聯合;歐美國家相繼發布研發規劃;德國大眾豪擲1億美元投資電池技術公司——他們紛紛瞄準并積極布局固態電池,并且加速核心技術攻克走向商業化,都是想在未來動力電池市場竟爭中搶得先機。
全固態電池讓各路英雄竟折腰,其中作為電池的保鏢,安全保障、功能保障的熱管理系統發展趨勢,又該是什么樣的景象呢?
豐田提出全固態電池不需要冷卻
前期,豐田在各種不同場合,多次闡述其研發的全固態電池特點,除了重要的高安全特性,還解決和滿足了長續駛里程需求,快充電特性,同時,還不需要冷卻,體積可以縮減一半。(下圖為目前應用典型的電池系統冷卻板體積)
在早期,豐田執行副總裁勒羅伊(DidierLeroy)這樣描述,豐田在固態電池技術的知識產權方面處于領先地位,可以讓電池更安全,體積變的更小。
讓我們掀開全固態電池關鍵指標一角,探究一下這些特點的生成原因。
全固態電池耐熱特性、低溫特性、倍率特性突出
來自KentaroYOSHIDAandKeizoHARADAAll-Solid-StateLithiumBatterieswithWideOperatingTemperatureRangeMitsuyasu對基于硫化物全固態電池做的幾項測試(主要針對小容量電池的測試):
高溫耐受性測試:電池在高溫170℃規定的充放電(Thetestconditionswereaconstantcurrentof0.3mAcharge/discharge,chargedto0.3mAh,anddischargedto3.0V)、循環條件下,可以觀察到,容量在高溫下,非常穩定,變化很小,也就是說,副反應并沒有顯著的增加。
低溫耐受性測試:電池在低溫-40℃規定的充放電(Thetestconditionswereaconstantcurrentof0.02mA,chargedto0.02mAh,anddischargedto3.0V)、循環(試驗條件為恒流0.02mA,充至0.02mAh,放電至3.0V)條件下,可以觀察到,容量因低溫影響,也是非常小的,仍然有很穩定的放出和充入。
上述測試條件,相比現在的商業化動力電池確實還有很大的局限性和差距,但是固態電池從娘胎里帶來的優點還是非常明顯的,在如此高的溫度條件,表現如此穩定,安全性可見一斑。
對于一般液態電解質電池,其策略保護,高溫>50℃進入報警狀態;70℃進入熱失控風險區。低溫環境,<0℃限制充電電流。電池在很窄的15~45℃范圍內才能穩定的工作。同時,為了保證電池系統的壽命,溫差范圍要求控制在<5℃。
其實,熱管理的作用,首先是保障電池安全,其次才是保障特性功能的最好發揮。如果電池本身在高低溫下就很安全。那么,對熱管理的需求會相應降低。