王朝阳院士详解飞行汽车全气候电池和储能技术

2021-11-18 09:07

  北京2022年冬奥会脚步临近,本届冬奥会将使用氢燃料车、纯电动车等用于赛事交通服务。如何保障电动车在低温下能够长时间工作?北京科技冬奥新能源汽车专家组专家,世界新能源汽车大会科技委员王朝阳院士日前在“腾讯科学WE大会”称,其团队发明了一种飞行汽车全气候电池,搭载这种电池的电动车将在北京冬奥会上亮相。在大会期间接受记者采访时,他表示,快充电池技术是未来飞行汽车商业化最重要的技术条件,目前预估飞行汽车会在2025年左右出现。

  为电动汽车造抗冻“心脏”

  在冬天,低温会让电动车的电池容量下降,当温度降到一定程度,电池内部电解液的黏度会像蜂蜜一样增大甚至凝固,使电池无法正常工作。王朝阳在介绍全气候电池研发的原理时说,“低温很活跃,高温很稳定”对电池来说几乎是一个难题。他和团队研发出热调控的方法,“30秒之内给出高功率,不损害电池安全,不改变材料活性,还让电池在极低温度下照常工作”。

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  这种全气候电池的工作原理是,在电池内部植入一片10微米厚度的镍箔作为发热体。利用电池自带的能量,再加上一个开关,就可以调控电池的活性。哪怕在零下30摄氏度的环境里冻透的电池,只需30秒就能自加热到零度以上正常工作。

  据介绍 ,与普通电池包相比,全气候电池的重量增加不会超过1%,电池成本增加不超过5%,量产后成本增加可降至2%。与传统外部加热方式相比,电池自加热技术具有升温快速、耗能低、加热均匀的优点,能够解决电池在极寒环境下的使用“瓶颈”问题。

  王朝阳表示,全气候电池研发成功后,在严寒地区连续三年进行的实地车队试验,已经充分验证了其性能和寿命。这一技术已被2022年北京冬奥运会采用,成为驱动奥运电动汽车的核心技术之一。业界将全气候电池称为冬奥会电动汽车的抗冻“心脏”,该技术入选2022年度汽车十大技术趋势之一。

  快充电池是飞行汽车商用关键

  王朝阳说,电池技术的发展决定了新产业的崛起,而储能技术更是实现“双碳”的关键。近百年来,电池技术的改进都来源于材料的创新,最新锂离子电池技术也有30多年的历史 。但现在电池技术明显力不从心,甚至满足不了人类的小小愿望,比如手机一周只充一次电。

  除了全气候电池外,王朝阳带领团队历经数年研究,还发明了10分钟快充电池、硕安电池、常温全固态电池等新型电池技术。以快充电池为例,目前最好水平可以做到“充电10分钟,同时使电池拥有超过2500个循环的超长寿命”。

  王朝阳在采访中说,他退休前的梦想是“无论我住在北京的什么位置,让私人飞行汽车在15分钟内把我送到办公室”,快充电池技术也是未来飞行汽车商业化最重要的技术条件。“飞行汽车对电池的性能要求极高,高能量密度、高功率密度,而且在每次降落以后要马上对电池进行快速补能。所以我们必须要有高能量密度的快充电池,才能让飞行汽车变成现实”,他说,目前预估飞行汽车会在2025年左右出现,第一个应用是商用出租的飞行汽车。比如在上海可以保证10―15分钟把你从市中心送到机场,然后才会出现私人飞行汽车,“就跟哈利 波特里拿着扫把飞行,这是人类的梦想”。

  对于目前多家车企与电池厂商联合开发新型电池,王朝阳说:“市场是检验科学技术的唯一标准。国庆期间,有用户的体验是‘充电一小时,等待四小时’,只要市场还没有达到快速便捷的补能或者仍有续航焦虑,那么仍有许多企业和科研机构需要做的工作。第二,快充和长续航或者高能量密度都是科学上的重大难题,真正意义上的解决方案应该会在科学期刊上经过充分论证,然后第三方验证可重复,最后才是市场上给出的量产方案,这样比较靠谱”。

  “电池和储能技术,未来十年将迎来巨大的创新机会,发明创新才刚刚开始”,王朝阳在采访中表示。

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