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        新能源汽車的核心

        2019-08-18 09:47:28
        科學(xué)家 2019年2期
        關(guān)鍵詞:鉛酸鋰電池燃料電池

        燃料電池

        燃料電池中的“燃料”,不同于生活中通過(guò)燃燒產(chǎn)生能量的煤、油、氣等傳統(tǒng)燃料。它是通過(guò)特殊的裝置,使氫和氧發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生電能。其中,氫和氧就是產(chǎn)生電能的“燃料”。

        實(shí)際上,燃料電池并不能“儲(chǔ)電”,它更像是一個(gè)可大可小的“發(fā)電站”。只要源源不斷地為燃料電池輸入燃料——?dú)洌ɑ蚱渌剂希┖脱?,氫和氧反?yīng)形成水的過(guò)程中,會(huì)伴隨著帶電粒子的移動(dòng),從而就能持續(xù)地輸出電能。水中有大量的氫,空氣中有大量的氧,這兩種“燃料”可以說(shuō)是取之不盡、用之不竭。因此,燃料電池的燃料是可持續(xù)再生的,其發(fā)電后所產(chǎn)生的水還可以不斷地循環(huán)利用,從中再提取氫燃料。

        燃料電池除了方便家庭等小型用電戶單獨(dú)使用,還具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如,它直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,能量轉(zhuǎn)換效率要比火力發(fā)電、核能發(fā)電高得多,可達(dá)到45%~60%;燃料電池沒(méi)有任何機(jī)械振動(dòng)和噪聲,也不會(huì)排放有害氣體;相比其他供電方式,燃料電池在短短數(shù)秒鐘內(nèi)就能達(dá)到最大的額定功率,“即輸即用”的本領(lǐng)可讓人們免除苦苦等待電池充電的煩惱。

        鉛酸電池

        鉛酸電池作為比較成熟的技術(shù),因其成本較低,而且能夠高倍率放電,現(xiàn)在依然是唯一可供大批量生產(chǎn)的電動(dòng)車用電池。北京奧運(yùn)會(huì)時(shí),就有20輛使用鉛酸電池的電動(dòng)汽車,為奧運(yùn)會(huì)提供了交通服務(wù)。

        鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟的電池,性能穩(wěn)定、可靠,適用性好;鉛酸蓄電池組成簡(jiǎn)單,再生技術(shù)成熟,回收價(jià)值高,是最容易實(shí)現(xiàn)回收和再生利用的電池。全球再生鉛產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)原生鉛產(chǎn)量,美國(guó)廢鉛酸蓄電池鉛的再利用率已超過(guò)98.5%,我國(guó)廢鉛酸蓄電池的再利用率也達(dá)到90%以上。

        鉛酸電池的缺點(diǎn)是比能量、比功率和能量密度都很低,以此為動(dòng)力源的電動(dòng)車,其車速及續(xù)航里程都不太理想。

        磷酸鐵鋰電池

        磷酸鐵鋰電池是一種鋰電池,其比能量不到鈷酸鋰電池的一半,但是其安全性較高,循環(huán)次數(shù)能夠達(dá)到2000次,放電穩(wěn)定,價(jià)格便宜,已成為車用動(dòng)力的一種新選擇。

        它的主要優(yōu)點(diǎn)是安全性能高、使用壽命長(zhǎng)、高溫性能好、大容量、無(wú)記憶效應(yīng)、重量輕、環(huán)保。它還可以隨充隨用,不需要放完電在充電。最大的優(yōu)勢(shì)是它不含有任何重金屬,完全無(wú)毒。

        它的缺點(diǎn)是能量密度較低,材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。不過(guò)它的好處顯然大于它的缺點(diǎn)。

        鎳氫電池

        鎳氫電池是正極活性物質(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性蓄電池。

        它的主要的優(yōu)點(diǎn)是可以適應(yīng)大電流放電,對(duì)于需要較大功率輸出要求的場(chǎng)合比較適用。它的能量密度較大,增加了續(xù)航的里程。鎳氫電池放出的電比較平穩(wěn),發(fā)熱量較小。

        它主要的缺點(diǎn)是具有“記憶效應(yīng)”,即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減,而過(guò)度充電或放電,都可能加劇電池的容量損耗。

        這種電池的性能雖然比鉛酸電池要好一些,但其含有重金屬,使用遺棄后會(huì)對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染。鎳氫動(dòng)力電池的研究運(yùn)用剛剛進(jìn)入成熟期,是目前混合動(dòng)力汽車所用電池體系中唯一被實(shí)際驗(yàn)證并被商業(yè)化、規(guī)?;囊环N電池體系。

        鋰電池

        鋰電池全稱鋰離子動(dòng)力電池。目前,世界范圍內(nèi)的新能源汽車主要采用的動(dòng)力電池為鋰電池,其性能的好壞決定著新能源汽車的發(fā)展方向。

        它的主要優(yōu)點(diǎn)是能量比較高、使用壽命長(zhǎng)、額定電壓高、具備高功率承受力、自放電率很低、重量輕、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。它的最大使用的壽命在6年以上,它在使用中不產(chǎn)生任何的有害物質(zhì),并且不需要消耗水。

        它的缺點(diǎn)是安全性差、不能大電流放電、價(jià)格昂貴、生產(chǎn)要求條件高、成本高、使用條件有限制、高低溫使用危險(xiǎn)大。例如采用鋰電池的特斯拉也曾因?yàn)殇囯姵囟^(guò)火。

        新中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展已經(jīng)60多年了,從無(wú)到有,從小到大。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升,我國(guó)的科學(xué)技術(shù)已在某些領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位,但傳統(tǒng)汽車在一些核心技術(shù)方面,依然和國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家存在著差距。度過(guò)了野蠻生長(zhǎng)期的中國(guó)汽車工業(yè),在中國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的浪潮裹挾下,也開始了它的2.0征程。對(duì)于大而不退的中國(guó)汽車工業(yè)來(lái)說(shuō),這注定是一個(gè)重構(gòu)、重組、重塑的過(guò)程。在這個(gè)關(guān)鍵的風(fēng)口,汽車新技術(shù)的延生將給予我國(guó)汽車工業(yè)一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。有人提出,在這一輪汽車工業(yè)革命下,中國(guó)很有條件實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

        在這一個(gè)重大的機(jī)遇面前,我們依然需要正視中國(guó)與世界汽車強(qiáng)國(guó)在新技術(shù)領(lǐng)域的差距,知己知彼,認(rèn)清發(fā)展趨勢(shì)。

        如今,在美國(guó)提出的“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”下,美國(guó)已經(jīng)在汽車創(chuàng)新技術(shù)方面取得了令人稱奇的成果,如ADAS(輔助駕駛系統(tǒng))、3D打印車身技術(shù)和新材料電池等。如今,谷歌、特斯拉等企業(yè)的自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)駛上街頭。在歐洲,德國(guó)率先提出了“工業(yè)4.0”理念,即充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)相結(jié)合的信息物理系統(tǒng),在汽車車載娛樂(lè)系統(tǒng)和控制屏上也取得了一定成果。在亞洲,日本,甚至韓國(guó),也早已啟動(dòng)相關(guān)計(jì)劃。

        世界汽車產(chǎn)業(yè)的風(fēng)起云涌,預(yù)示著未來(lái)汽車智能化發(fā)展的重大變革,在世界再工業(yè)革命智能化、互聯(lián)化浪潮席卷而來(lái)的今天,在“中國(guó)制造2025”目標(biāo)下,認(rèn)清大方向,選準(zhǔn)技術(shù)路線,制定可行成略,才能使我們?cè)谶@次大潮中站立潮頭,立于不敗之地。

        在汽車領(lǐng)域,目前正在發(fā)生從傳統(tǒng)技術(shù)到智能化的轉(zhuǎn)變,最為突出的就是自動(dòng)駕駛、車載系統(tǒng)和3D打印車身技術(shù)等。

        面對(duì)已經(jīng)到來(lái)的汽車產(chǎn)業(yè)革命,我們需要樹立正確的發(fā)展觀。夯實(shí)基礎(chǔ)、冷靜思考、不盲目追風(fēng),是我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的正確發(fā)展的價(jià)值觀。我們倡導(dǎo):著重于對(duì)信息資料的收集整理工作,從而引導(dǎo)和指導(dǎo)技術(shù)的研究開發(fā)。我們也倡導(dǎo):新技術(shù)的研究開發(fā)應(yīng)注重與高校之間的合作,研究領(lǐng)域應(yīng)抓住關(guān)鍵技術(shù),不要大而全,也不要一哄而上,而是實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和突破。只有這樣,在經(jīng)歷一段時(shí)間以后,中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)才能真正強(qiáng)大起來(lái),新的汽車產(chǎn)業(yè)才會(huì)成為引領(lǐng)潮流的先鋒。

        國(guó)家《“十三五”汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃意見》對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展設(shè)定了目標(biāo),“十三五”期間積極發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車,具有駕駛輔助功能(1級(jí)自動(dòng)化)的汽車當(dāng)年新車滲透率達(dá)到50%,有條件自動(dòng)化(2級(jí)自動(dòng)化)的汽車當(dāng)年新車滲透率達(dá)到10%,將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的全面推廣建立基礎(chǔ)。我國(guó)的車企應(yīng)緊緊圍繞這一規(guī)劃意見,深度貫徹習(xí)總書記提出的加快改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),深入推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合的中心思想。只有這樣,才能積極培育產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)和商業(yè)新模式,構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展新體系,通過(guò)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí),最終擁有我國(guó)汽車行業(yè)在新一輪再工業(yè)革命下的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力!

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