日本兩大電動車制造商豐田和日產(chǎn)分別公布了在動力電池領(lǐng)域的最新技術(shù)成果。這兩家公司新一代密集能源貯備電力組可為電動及混動汽車提供持續(xù)時間更長的驅(qū)動力。

豐田汽車公司正在研究以鎂電解質(zhì)取代當前鋰離子電池中使用的鋰電解質(zhì)。豐田認為鎂元素相較鋰元素有兩大好處。首先，鎂可以允許密集能量儲存。另外，鋰是一種不穩(wěn)定的金屬元素，容易引起火災(zāi)發(fā)生，鎂元素相對更加安全。該公司鎂元素基礎(chǔ)化學(xué)電池將在接下來的20年內(nèi)面世。

日產(chǎn)則在尋求一種添加劑，以提升當前鋰電池的性能、擴充能量儲存容量。日產(chǎn)采用的技術(shù)手段是在電池中摻進一種叫做“非晶一氧化硅”的添加劑，以提升鋰離子電池能量儲存容量。這種化學(xué)物質(zhì)可使電池保留更多的鋰離子，從而提升電池總體性能。

國內(nèi)的科研機構(gòu)在此方面也取得了最新進展。今年3月，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院唐永炳和其研究團隊公布了最新成果“新型高能量密度鋁—石墨雙離子電池技術(shù)”。這種新型電池把傳統(tǒng)鋰離子電池的正負極進行了調(diào)整，并采用鋁箔同時作為電池負極材料和負極集流體。該電池工作原理有別于傳統(tǒng)鋰離子電池：充電過程中，正極石墨發(fā)生陰離子插層反應(yīng)，而鋁負極發(fā)生鋁-鋰合金化反應(yīng)，放電過程則相反。這種新型反應(yīng)機理不僅顯著提高了電池的工作電壓，同時大幅降低電池的質(zhì)量、體積、及制造成本，從而全面提升了電池的能量密度。據(jù)初步估算，500Kg的鋁—石墨電池的續(xù)航里程可達到約550公里。與傳統(tǒng)的鋰電技術(shù)相比，這種電池具有明顯的優(yōu)勢，不僅生產(chǎn)成本降低約40%-50%，同時能量密度提高至少1.3-2.0倍。

此外，另有多家企業(yè)和機構(gòu)加強對石墨烯鋰電池的研究，以突破續(xù)航里程的難題。

安全問題亟待解決

在急切追求動力電池高能量密度的同時，它的安全性也不容小覷。近日發(fā)生的多起電動公交車失火和電池工廠爆炸事件，引起了人們對鋰電安全性的極大關(guān)注。

動力電池之所以會存在安全隱患，一部分原因是串聯(lián)電池組存在電池單元平衡問題。電池在充放電的過程中由于電池組之間的差異性，會導(dǎo)致蓄電池存在過度充電或過度放電的現(xiàn)象，過度充放電都會導(dǎo)致電池的燃燒、爆炸危險的發(fā)生。

另外，研究表明，以三元鋰電池為例，電池充滿電時其正極的材料組成是脫鋰態(tài)的鈷酸鋰，負極是嵌鋰碳。鈷酸鋰在高溫下會發(fā)生分解反應(yīng)釋放氧氣，而嵌鋰碳的化學(xué)反應(yīng)活性基本上與金屬鋰相近。所以如果發(fā)生燃燒，那基本上就相當于金屬鋰在富氧環(huán)境中燃燒一樣，這將引起非常嚴重的后果。

所以給動力電池配備優(yōu)質(zhì)的BMS電池管理系統(tǒng)極為重要。BMS作為連接二次電池與用電器之間的重要紐帶，將電池或電池組的監(jiān)測管理集于一體，實現(xiàn)對電池的實時監(jiān)控、自動均衡和智能充放電等重要功能，從而確保電池或者電池組的安全性、可靠性，并以最佳狀態(tài)輸出動力。

目前國家正在制定電池管理系統(tǒng)的相關(guān)標準，這將推動我國動力電池有關(guān)安全性的工作進展。