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我国新能源汽车用高等级材料获突破

来源:本站 作者:佚名 时间:03-29 手机版

9 月 1 日消息,据央视新闻,由我国自主研发建设的高等级无取向电工钢生产线已于 8 月 31 日在河北迁安投产,新材料将大幅提升新能源汽车电机功率密度和电机效率。

IT之家了解到,无取向电工钢,顾名思义,其磁性具有各向同性性(也叫各向同性电工钢),广泛应用于制造各类电机、电子变压器铁心。在我国,无取向电工钢的使用量约占整个电工钢使用量的 90%。

1882~1900 年,英国人哈德菲尔特(R.A.Hadfield)研究发现,在钢中添加一定量的硅可以大大降低铁损,这就是无取向电工钢的由来。目前业界认为,电工钢是驱动现代工业的核心材料。

改革开放 40 年来,通过学习国外先进技术,消化、掌握国外先进专利技术,我国电 工钢产业不断发展壮大。40 年来,我们开发了一系列具有自主知识产权的产品,完善生 产工艺,对设备不断进行改进,经过长期努力,中国电工钢生产技术得到了快速的发展,电工钢产量居世界第一。

据介绍,上述生产线投产的两款新能源汽车用电工钢产品可作为新能源汽车驱动电机的核心功能材料,能够满足驱动电机更高效率的需求,电机的效率能提升 0.8% 以上。

如果按照每天每辆电动汽车跑 50 公里计算,2000 万辆汽车每天就能省 500 万度电。官方表示,这条生产线投产以后,我们会开辟一个新的工艺路径,引领新能源汽车材料行业。

实现行业领先,我国新能源汽车用高等级材料获突破,新材料有何作用?

这次突破带来的重大意义是非常积极的,而且对于我国新能源汽车后续的发展以及带来的影响也是非常积极的,而且也有助于我国今后在这方面的发展以及进步,而且对于新能源车后续的防护以及保护也将会起到重要的作用。

新能源汽车的“高能动力电池技术”可以在哪些方面提高?

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手,汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进:

汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。

着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持,全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”,该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料,汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来,在国家政策的大力扶持下,我国新能源汽车得到迅速普及,但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广,然而汽车承载有限,如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示:“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍,针对正极材料的比容量,研究团队在前期工作基础上,深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理,通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说,团队首先遇到的问题是:阴离子氧化还原能力受什么“左右”?揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现,在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构,从而影响阴离子氧化还原的能力,研究明确了结构和效能的关系,并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量,让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说,研制出高容量富锂正极材料,为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外,还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”,在获得合理的正负极材料之余,还需要设计出可行的加工工艺。例如,富锂化合物在电极中需要很好地分散开来,既保持在体系中60%以上的含量,又不凝结为块状。分散越均匀,可逆性越好,充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善,夏定国介绍,仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示,10—50次循环使用之后,电压衰减明显,电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的,锂离子还原结晶成树枝样,并不断生长,到一定程度可能会刺破隔膜,科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层,二是研究固体电解质。

夏定国强调,“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展,更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外,项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究,它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示,锂空气电池是动力电池的发展方向之一,“现在大力发展的氢氧燃料电池,必须用金属罐子保障氢气使用时的安全,而锂空气电池(负极为空气中的氧气)只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

我国电动汽车哪些零部件实现了关键技术突破

近期举行的2013中国车用能源论坛上,863节能与新能源汽车重大项目总体专家组组长、清华大学汽车工程系教授欧阳明高表示,我国已经突破电动汽车零部件关键技术。锂离子电池性能显著提升,燃料电池性能稳步提高,成本大幅下降,目前我国电池年产能200亿瓦时,是产业规模最大的国家。

欧阳明高回顾前三年新能源汽车发展情况时介绍,截至到2012年底,25个示范城市中已有2.7万辆电动汽车投入示范运营,已建立各类充换电站170座,充电桩8000多个。其中2012年推广的车辆数量相比2011年增长了1.4倍,纯电动乘用车的保有量将近7000辆。总体而言,我国客车的混合动力发展较轿车更好,而未来最有希望的是纯电动小型汽车。 “小型化加上智能化,实现车网、电网和交通网的融合。” 他说。

“我国需要加强动力电池安全性技术研究和系统集成研究。燃料电池要以耐久性研究为核心。电池供驱动、天然气提供车用电力也是一条不错的发展路径。”欧阳明高同时还表示,“十城千辆”示范应延续到2015年,而且补贴范围不再局限于试点城市,补贴对象改为整车厂。

欧阳明高透露,作为蓝天行动倡议的一部分,北京计划到2015年推广应用各类电动汽车5万辆。北京的新能源汽车推广计划涉及多个公共用车领域。到2015年,北京公共交通车辆将有1/3(约8000辆)换为纯电动或混合动力汽车约1万辆公务、出租车将更新为纯电动或混合动力汽车在私人电动乘用车推广方面,到2015年,北京计划新增或更新3万辆电动汽车。

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