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特斯拉電池壽命直接翻倍至160萬(wàn)公里 新專利備受矚目

2020-01-09 09:43  來(lái)源:高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用  瀏覽:  

近日,特斯拉公開專利,宣稱其電池使用壽命延長(zhǎng)至160萬(wàn)公里,收獲了一大波動(dòng)力電池行業(yè)人士的眼球。

據(jù)了解,該專利是特斯拉跟加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)合作開發(fā)的。通過(guò)使用新型電解質(zhì)添加劑,進(jìn)而起到延長(zhǎng)鋰電池使用壽命。

這種新型電解質(zhì)添加劑大致是MDO和PDO,制備的鋰電池是NMC/石墨袋式電池,具有高溫存儲(chǔ)和長(zhǎng)期循環(huán)性能。

具體過(guò)程是MDO和PDO在石墨電極表面上形成SEI層,制備出的電池性能優(yōu)于含VC的電池。

同時(shí),在長(zhǎng)期循環(huán)測(cè)試中,2%PDO / 1%DTD和2%PDO / 1%LFO制備的電池性能也優(yōu)于含VC的電池。

專利典型特點(diǎn)是,發(fā)明的電解質(zhì)添加劑(鋰鹽)與非水溶液結(jié)合時(shí),能極大提高電池系統(tǒng)使用壽命和性能。

其電池組在1000次放電循環(huán)后,能保持95%壽命。對(duì)應(yīng)不含添加劑的鋰電池則只有25%壽命。隨后再經(jīng)過(guò)3000次放電循環(huán),使用添加劑的電池還能保持90%壽命。

最早追溯,是2018年8月,特斯拉提交了名為《二惡唑酮和腈亞硫酸鹽作為鋰離子電池電解質(zhì)添加劑》的專利。

特斯拉還為此發(fā)表聲明稱:“電解質(zhì)添加劑方法是有效的,可以延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命和性能。近年來(lái),大量研究已經(jīng)開發(fā)出這樣的電解質(zhì)添加劑,例如碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸氟乙烯(FEC)、丙二烯-l-3-磺內(nèi)酯(PES)、硫酸乙烯(DTD)以及二氟磷酸鋰(LFO)等。”

這表明,特斯拉在電解質(zhì)添加劑研究上,有很深的科研和技術(shù)投入。

一定程度上也說(shuō)明,特斯拉雖然是造電動(dòng)車出身,但對(duì)動(dòng)力電池的性能開發(fā),理解程度很深。

或許正是如此,特斯拉才能最大限度地開發(fā)車載電池組性能,讓Model S充滿電能行駛600公里、而對(duì)標(biāo)的保時(shí)捷Taycan只能行駛320公里。

另外從技術(shù)層面來(lái)看,特斯拉量產(chǎn)性能最好的車輛,電池使用壽命約80萬(wàn)公里。現(xiàn)在專利實(shí)現(xiàn)160萬(wàn)公里,壽命直接翻倍,技術(shù)上肯定有很明顯突破。

不過(guò)由于特斯拉公布專利時(shí),未注明充放電倍率、充放電深度、環(huán)境嚴(yán)苛程度等詳細(xì)測(cè)試條件,技術(shù)實(shí)際效果不能簡(jiǎn)單理解為從80萬(wàn)公里到160萬(wàn)公里的翻倍關(guān)系。

據(jù)業(yè)內(nèi)專業(yè)人士告知,特斯拉的電池實(shí)現(xiàn)160萬(wàn)公里壽命是有先決條件的。

比如不同的充放電倍率,不同的充放電狀態(tài),其電池壽命差別就很大。

再退一步說(shuō),按特斯拉的Model S充滿電600公里來(lái)算,該專利電池大約能實(shí)現(xiàn)2700次深度滿充滿放電循環(huán)。

與此對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)技術(shù),一二線的高能量密度三元電池大約在1000次-1500次,三線的在1000以內(nèi)。

如果不是滿充滿放,據(jù)了解,在基于一個(gè)25℃環(huán)境,0.33C充電/1C放電的大條件下,充放電深度50%,荷電狀態(tài)從30%-80%,國(guó)內(nèi)一二線電池企業(yè)的電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)近4000次。

因此特斯拉專利備受矚目的關(guān)鍵,還是其電池的一致性等品質(zhì)好,至少在車規(guī)級(jí)的道路上遙遙領(lǐng)先。

打個(gè)比方,特斯拉敢宣稱其汽車裝載的電池性能達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn),并愿意簽署對(duì)應(yīng)合同。國(guó)內(nèi)企業(yè),則一般不敢冒這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。

這不是說(shuō)國(guó)內(nèi)電池技術(shù)方面落后,而是在生產(chǎn)過(guò)程中,由于設(shè)備智能制造、工藝和標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠,出廠后的單體電池安全性無(wú)法實(shí)現(xiàn)PPM級(jí)別以上。

結(jié)果國(guó)內(nèi)企業(yè)在面對(duì)市場(chǎng)時(shí),不敢大膽保證或承諾其產(chǎn)品能達(dá)到車規(guī)級(jí),再加上相應(yīng)的法律約束,更害怕市場(chǎng)信譽(yù)受損,謹(jǐn)慎性非常高。

總而言之,特斯來(lái)的電解質(zhì)專利帶來(lái)的啟示至少有兩個(gè)。

第一電池性能的提升,完全可以從源頭尋求突破。

比如重視對(duì)電解質(zhì)、隔膜、正負(fù)極材料的研究和改進(jìn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池性能的進(jìn)一步提高和突破。

第二打造車規(guī)級(jí)安全生產(chǎn)體系刻不容緩。

國(guó)內(nèi)電池企業(yè)要保證電池出廠后的品質(zhì)誤差極小,標(biāo)準(zhǔn)化程度極高,滿足終端消費(fèi)者對(duì)性能需求,對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程及質(zhì)量控制的關(guān)注必不可少。

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