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特斯拉最新專利曝光!電池效能提升4倍,使用壽命160萬公里

2020-04-27
來源:21ic

    據外媒報道,特斯拉近日申請了一項單晶鎳鈷鋁(NCA)電極專利,描述了一種全新的電池鋰化工藝——鎳鈷鋁電極加熱工藝。

    據悉,以前的加熱方法有時候會生成鋰基板L15AIO4雜質,若降低電池中的鋰含量,雖然可以減少污染,但也會導致“電化學性能較差”。而采用鎳鈷鋁電極加熱工藝,不僅可以提高電池質量,同時還能節省制造成本。

   

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    (資料圖)

    正如專利中所提到的,電池將被加熱到足以使單晶生長的溫度。修正后的鋰與其它金屬的比例,將限制第一次加熱過程中雜質的形成。然后,鋰將在低于第一個加熱周期的溫度下進行第二次加熱。這一過程將有助于開發出無雜質的單晶NCA,而污染物的減少又將有助于延長電池的整體使用壽命。

    參與該專利的一名研究人員指出,采用鎳鈷鋁電極加熱工藝,可使電池在生命周期內充電4000多次,相比特斯拉S型車的典型鋰離子電池性能提升了4倍,而電池的使用壽命也將有望超過100萬英里(約為160.9萬公里)。

    

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    (不同溫度下的鋰離子表現)

    除了提交電池專利之外,特斯拉最近還在忙于收購幾家電池公司,其中包括Maxwell Technologies和Hibar Systems。據悉,這兩家公司都在開發能夠實現更好的電池質量和更高效的生產成本技術。相對簡單的開發,如特斯拉最近在專利中描述的那些,收購這兩家公司也有助于實現“延長電池使用壽命”的目標。

    值得一提的是,特斯拉電池技術的發展,可能會使其汽車的使用壽命達到20-30年,遠遠長于汽油動力汽車。由此推斷,這很可能成為社會加速走向可持續發展的催化劑。

    —— 知識“充電站” ——

    1、鎳鈷鋁(NCA)和鎳鈷錳(NCM)的區別

    目前,特斯拉所使用的鋰鎳電池主要是鎳鈷鋁三元材料,而我國使用的還是鎳鈷錳,這是一個很大的突破。

    首先,NCA電池的性能更為優秀,但由于熱失控溫度較低,對制作工藝的要求也相對較高;而NCM電池則熱失控溫度較高,可以降低制作工藝要求,因而成為了國內電池企業的主要研發方向。

    其次,無論是NCA,還是NCM,兩者都把811高鎳電池作為了重點突破方向。因為隨著鎳元素含量的升高,三元正極材料的比容量逐漸升高,電芯的能量密度也會隨之提高。

    舉例來說,特斯拉采用的2170號電池能量密度之所以能夠高達300WH/kg,就是因為其鎳鈷鋁比例分別為8:1.5:0.5。這不僅將有利于提升電池儲能密度,還因為降低鈷金屬使用量而大幅降低了電池制造成本。

    2、延緩電動汽車電池衰退的小技巧

    ◆ 避免過度放電:其實,電動車的電池組和一般3C產品鋰電池的性質非常相近,但差別在于電動汽車大多使用18650或21700電池組串接,而3C產品由于薄體化需求多則使用的是鋰聚合物(薄型或其它包裝形狀)電池,但保養的原則都是一樣的。

    根據現代原廠的說法,電動汽車的電池組應避免過度放電,尤其是低于20%時,過度放電有可能會導致電池容量受損,因而降低總能量。而且在大多數情況下,電池容量的降低是不可逆的。

    ◆ 經常充放電:跟手機電池相同,電動汽車的電池組應該保持經常充放電的狀態。那么可能有人會擔心,經常充放電會導致電池受損,但其實正好相反,電池應該經常保持在40%-80%的區間內。建議每隔2-3天就充一次電,以保持電池的活性。

    ◆ 避免急加速或極端駕駛:以鋰電池的特性來說,穩定的充放電有助于減緩衰退情況的到來,而急加速或極端駕駛狀態,會在短時間內耗損大量能量。這意味著,電池組在很短的時間內以大功率的狀態輸出,駕駛人應該穩定的駕駛車輛,除了避免電池提早衰退,此舉也有助于車輛的能耗表現。

    ◆ 盡量停放在陰涼處:對于鋰電池來說,過熱與過冷的情況會嚴重影響效能表現,過冷的環境會使電池的續航能力降低,而過熱的環境則會提前讓電池衰退的情況發生,同時也會影響續航能力。如果有條件的話,建議電動汽車應該盡量選擇停放在陰涼處。

    

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