最近冷空氣源源不斷地襲來,全國上下到處都充斥著“凍死狗”的自嘲聲。此時在北方的部分地區,就可能會有一些尷尬的事情發生——比如說,當你想鉆進電動車里取個暖出個門時,卻發現……你的愛車,也“歇菜”了。
沒車代步,只好公交。作為城市交通樞紐的重要部分,公交汽車必定不能輕易罷工,否則對市民造成的影響實在不可估量。因此在冬季嚴寒的北方城市,選擇新能源公交時就要多加留神,免得“死火”。
對于純電動公交車的抗寒能力,可從向來有“冰雪之都”美稱的哈爾濱中了解一番。在當地,采用的新能源電動公交有兩種類型,一是磷酸鐵鋰(石墨負極)電動車,二是鈦酸鋰電動車,后者是加入不久的新力軍。
關于兩款公交的冬季運作性能差異,在崗位上勤勤懇懇工作的公交師傅最有發言權,“在冬天,磷酸鐵鋰車都需要從凌晨4點就開始預熱,一個多小時后車輛才能啟動。鈦酸鋰車通上電就能走,抗寒能力特別好,不需要預熱。我們到站休息的時間,十來分鐘,就把電充滿了,特別方便。”
哈爾濱的83路公交車
為什么鈦酸鋰電池如此抗寒呢?
長久以來,電池負極一直都是石墨統治的天下。鈦酸鋰作為從上世紀90年代開始受重視的新型鋰離子電池的負極材料,可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池(此外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V的鋰二次電池)。
當鈦酸鋰用作負極時,由于它具有尖晶石結構所特有的三維鋰離子擴散通道,鋰離子在鑲嵌及脫嵌的過程中晶體結構能夠保持高度的穩定性,晶格常數變化很?。w積變化<1%),極大地延長了鈦酸鋰電池的循環壽命,具有功率特性優異和高低溫性能佳等優點。除此之外,鈦酸鋰電池還是目前全世界最安全的化學電池類型,合格電池使用中沒有一例爆炸、起火的案例發生。
與之相比,客車上運用得最多的以石墨為負極材料的磷酸鐵鋰電池,在低溫環境下會出現:①電池容量降低;②石墨嵌鋰速度降低,容易在負極表面析出金屬鋰,可能形成鋰枝晶影響電池安全;③電解液黏度增加,鋰離子遷移阻抗增大等問題。
無法忽視的缺陷
既然有優勢,必然也有缺陷。首先是它的電池能量密度,在追求輕量化的當下,人們都希望在保證電池安全性的前提下,盡量提高電池的能量密度以減小電池組的重量。但鈦酸鋰電池的能量密度遠不及石墨負極電池,導致它的重量體積相當傷不起;二是成本,鈦酸鋰技術還沒有被廣泛使用,市場尚未拓展開,成本偏高;三是充電設備的不足,由于鈦酸鋰電量較少,充電時間短,為了保證鈦酸鋰電池的正常運作,需要有大量的充電設施來滿足它的充電需求。
當然,也有人說鈦酸鋰電池就是雞肋,在大多數環境下有很多綜合性能比它更好的替代品。但是每種電池都會有自己的優勢和缺陷,既不能單純放大優勢,也不能過分強調缺陷,沒有哪一種電池敢打包票自己就是最強的。若以一句俗話來說,那就是“合適的,就是最好的”。
車用無線充電技術
目前鈦酸鋰電池技術在新能源汽車運用并不廣泛,有許多原因,但未來會發生什么,十分難說。行內人士關于鈦酸鋰電池的前景也有許多大膽的猜測,其中之一就是寄希望于未來的無線充電技術發展——若是能實現隨停隨充(如紅綠燈路口),那么鈦酸鋰壽命長循環次數大充電快等優勢就能被充分地發揮出來,最起碼,城市對于它來說將會是一片沃土。相信在未來,鈦酸鋰電池還是有希望成為新能源汽車電池技術的一股“有生力量”。
粉體圈 河西
作者:粉體圈
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