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深入浅出:沃尔沃如何充分利用锂离子电池

时间:2021-10-12 09:53:06来源:

锂离子电池已经存在很长时间了,但很明显,它们的化学变化和重新思考它们被纳入汽车的方式将产生重大改进。

沃尔沃的第一代电池使用双层标准化模块。正极(镍基正极)镍含量提高,减少对钴的依赖;并且正在进行通过添加硅来提高能量密度来改进阳极(石墨基负极)的工作。沃尔沃希望这些改进将使其在 2024 年到期的第二代电池的能量密度大大高于每升 700Wh。

下一步将使更多新材料发挥作用,直至纯锂负极——锂离子电池发展的圣杯。到目前为止,这已被证明是不可能的,因为阳极上会形成卷须状的“树突”,最终会使电池短路。锂金属阳极将代表电池设计的巨大飞跃,提供每升约 1000Wh 的能量密度,沃尔沃表示这将“接近真正的固态电池”。

这要归功于该公司新的瑞典电池开发合作伙伴 Northvolt,该公司于今年年初收购了硅谷初创公司 Cuberg,以开发其最初旨在为飞机提供动力的锂金属电池技术。

Cuberg 的新型电解质可防止锂金属负极出现问题,据称与传统锂离子技术相比,使用锂金属负极可将电池容量和续航里程提高 70%。到本世纪下半叶,这项发明应该会出现在沃尔沃电动汽车中。

沃尔沃目前的标准化模块电池将被提供平坦地板的类型所取代,然后到第三代,沃尔沃称之为“将盒子放入盒子中”并成为地板的结构部分。要做到这一点,棱柱形电池将被装在铝中,然后粘合在一起形成一个终身密封的单元。

其他改进,例如降低内阻和改进第三代电池的热管理,加上 800V 架构,应该可以产生 10-80% 的充电时间,只需大约 15 分钟。

沃尔沃相信,质量已经达到了几乎不需要更换模块(已经很少发生)的水平。与汽车结构的整合有望减轻重量,使整车能量密度再增加20%,进一步将续航里程提高到550至590英里之间。

Northvolt 工厂已经在生产电池,年产能为 15GW,足以容纳约 150,000 辆汽车。合作伙伴计划建造一座新的 50GWh 工厂,每年为 500,000 辆汽车生产足够的电池。

沃尔沃相信,这些数量,加上电池中矿物和化学元素的回收利用,将在本世纪中期将其电动汽车的成本大幅降低至同等的内燃机汽车的成本。回收利用和 100% 可再生能源用于生产也将使它们成为可持续的主张。

一边刷一边刷

无刷永磁同步电机在电动汽车中很受欢迎,但磁铁使用稀土材料存在问题。雷诺 Zoe 使用外励同步电机 (EESM),它没有永磁体但不是无刷的。电刷会磨损,因此雷诺正在研究无刷 EESM,它通常有一个旋转变压器,可以将电能无线传输到旋转转子中的线圈以产生电磁场。

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