主题:谈F3DM技术特点, 兼谈Volt 和Prius -- 积吉
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家园 续完

前面说了“得电池者得电动车天下”。为了取得电池技术的领先地位,中日美三国都在加大研发力度。欧洲这方面没有大的动静,可能他们更相信柴油汽车和未来的燃料电池汽车吧,我们且按下不表。最近电池方面有条新闻引起我的注意:

当地时间本周二,东芝演示了专为笔记本电脑设计的快速充电的“超级充电离子电池”(SCiB),但称这项技术距进入计算机还需要的时间。设计的SCiB电池可以在10分钟之内冲满90%的电量,比目前的锂电池的持续时间将更长、可充电次数将更多。

  东芝称,SCiB与目前的锂电池相比将更安全,在碰撞过程中不会爆炸。这是因为SCiB电池使用的材料具有较高的热稳性,具有防短路、防过热的防护设施。

  在日本千叶举办的高新科技博览会上,一位东芝高管表示,目前的标准锂电池可充电次数在500次左右,而SCiB电池的充电次数在5000-6000次左右。在本次演示中,东芝在Dynabook笔记本电脑上演示了SCiB电池原型。SCiB电池是在去年推出的,第一款电池用于工业应用。该款电池还将应 用于加能电动车,预计明年在美国和欧洲上市销售。

  东芝没有披露安装SCiB电池的笔记本电脑何时上市。

外链出处

另外有消息称SCiB电池的负极材料采用钛酸锂(Li4Ti5O12),并配合使用燃点较高的电解液以及耐热性出色的隔板。此外,在-30℃也可确保80%以上的放电容量,因此还可在寒冷地区使用。串联10个单元的标准模块配备有具备电压和温度监视功能及单元平衡调节等的“电池管理系统”。电流容量为4.2Ah,标称电压为24V。外形尺寸约为100×300×45mm,重量约为2000g。因此,标准模块的能量密度约为50.4Wh/kg左右。

这个SCiB电池到底是什么东东?我可以告诉大家它不是什么新电池,它还是锂锰系电池。SCiB的正极材料是锰酸锂或改性的锰酸锂。由于负极材料采用钛酸锂(其中的锂不参与电荷交流,有点像陶瓷材料)使电压从原来的3.7v 拉低到2.4v. 因此,它的能量密度不高。我们做个对比:比亚迪f3dm上的电池能量密度约为75-83Wh/kg,笔记本电脑电池的电池能量密度在120Wh/kg以上。所以我并不看好SCiB作为笔记本电脑电池的潜力。另外由于负极材料采用钛酸锂,其成本是个大问题。我好奇的是东芝如何解决锂锰系电池的搁置过程中的容量衰减的问题。当然SCiB电池作为动力电池还是有一定潜力的,特别是它的快速充电,5000-6000次的循环寿命和低温充放电性能。但高温性能差,能量密度低,和价格是其致命问题。

为什么我那么肯定SCiB是锂锰系电池呢?这还要从中日美三国的动力电池体系说起。日本是锂锰系电池体系,拥有其领先的技术和大量专利。美国是锂铁系(正极是磷酸铁锂)电池体系,拥有原始的研究性专利和各种先进的制造技术。中国是从锂锰系转到锂铁系来的。比亚迪动力电池的发展是一个代表:估计在03-05年想用锰酸锂电池,而后发现磷酸铁锂更好用就改用锂铁系电池了。锰酸锂电池在中国使用的反映是不太好用,不知SCiB电池如何。丰田的Prius 用的是镍氢电池,那是因为SCiB电池还未出现。

好了,根据这段时间的讨论最后总结以下:

1) F3DM 用的是磷酸铁钴锂电池,共100块串联,每块3.3V,45Ah。电池容量14.75度,纯电动模式下理论上能跑100公里。整备质量在1530千克。主电动机50kw,发电机兼职辅电动机25kw,另有启动机启动汽油机并连接到独立的蓄电池。汽油机是1.0升的,最高功率50kw,能通过发电机发电给电池充电。发动机轴和电机轴有机械直连并由离合器控制,电机轴和动力轴有机械直连并由离合器控制。各个离合器的开关由电脑控制。低速时(0到60~80公里)由电动机驱动,这相当于普通汽车的1到4档。高速时可用汽油机直接驱动,也可由主电动机驱动单独驱动(纯电动模式),或者两者同时驱动(此时最大功率为100kw),这就相当于普通汽车的5档了。理论上车子最高功率为125kw。纯电动模式下当电量低于20%时汽油机启动,混合模式下当电量低于50%时汽油机启动。基本就是这个情况。

2) 丰田的Prius 用的是镍氢电池,共28块模块。电池容量1.5度。纯电动模式下理论上能跑10公里。电池是经过特殊处理的:消除了记忆性,增加了安全性,延长了循环寿命(新一代Prius 是插电式,其电池改用锂电池,电池能量9度)。整备质量在1345千克。汽车还包括一个同轴的4缸1.5升发动机,两个永久磁铁500-V交流马达发生器,一个带行星齿轮系统的智能混合动力驱动桥和一个复杂的发动机控制部件。用电池动力发动,然后在速度超过20mph(32 km/h)时,转换到汽油发动机。行星齿轮方案使汽油机在全车速范围内与驱动轴都有机械直连。

3) 通用的Volt在理论上在三款车中是最先进的。由上百块锂电池组成的电池组可以储备16kwh的电能。在电池电量从80%降至30%的过程中,电动机可以驱动Volt行驶40英里(64km)。之后4缸1.3升发动机启动给电池充电。此发电机可烧汽油,酒精和生物柴油。并且未来还可用“fuel cell” 代替发动机。由电池给轮毂电机系统提供能量来驱动车轮。通用预计Volt的单次续航可能超过1000公里,其后通过家用120V或240V接口,Volt的电池组可在8或3个小时内完成重新充电。

F3DM和Prius都已上市,Volt的性能只能听通用的介绍。看似Volt很先进,但我感觉其中问题很大,其量产可能要推后。我的理由是1. 据说通用不想用A123公司的锂电池了,太贵。要知道换动力电池可不简单,这需要大量的时间去测试电池性能,就一个10万公里测试就要够折腾。2. 轮毂电机技术到目前全世界都没有实用化,更多的是实验性质的。我看了比亚迪的纯电动车E6的技术指标,它就没有用轮毂电机技术,这说明比亚迪还知道自己有几斤几两。3. 就是目前通用的财政状况,这就不多说了。最后要扁一下比亚迪的宣传:你F3DM的14.75度电你说能跑100公里,别人Volt的16度电只宣称能跑64公里。这总得说明一下吧,比如你的电池充放电区间比别人大,达到0-100%什么的

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