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航空电动化浪潮席卷而至 力神电池抢占先机成弄潮儿
發布时间:2018-12-02 12:20:00
關鍵詞:動力電池 锂電池

航空电动化浪潮席卷而至 力神电池抢占先机成弄潮儿


目前,全球正在上演一場交通領域的綠色革命,新能源汽車電動化的浪潮正方興未艾,航空領域的電動化也席卷而來。國家科技部和交通運輸部聯合發布的《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》中指出,要重點研究新能源電動飛機電推進系統技術,推動新能源飛機發展。新能源産業的藍海進一步擴大,動力電池業迎來了更廣闊的發展機遇。


电动航空器動力電池的技术要求


2012年Volta Volare公司设计制造的油电混合动力飞机GT4试飞成功,成为全球第一架可量产的电动飞机。2018年空中客车公司、劳斯莱斯及西门子公司合作开发混合动力飞机,预计2025年投入商用。混合动力飞机具有效率高、能耗低、噪声小和绿色环保等优势,成为未来电动飞机商业化发展的重要趋势。


据天津力神电池股份有限公司動力電池系统工程技术研究院院长罗志民介绍,目前电动航空器的动力源主要包括锂离子电池、太阳能电池、氢燃料電池以及超级电容器等几个大类,其中锂离子电池具有能量密度高、安全性高、循环寿命长、充放电倍率高、工作温度范围宽、环境污染小等诸多优点,较其他电池有较强的优势,未来在电动航空领域将得到广泛应用。


电池是电动航空器的核心零件,电动航空器对動力電池的技术要求非常高。其中包括①高安全性:电池要满足电动航空器在复杂工况下安全、可靠飞行的要求;②高比能量密度:电池应满足轻量化要求,具备优异的重量比能量和体积比能量;③快速充/换电:电池应能够快速充电、换电,保证正常应用的要求;④环境适应性:满足高温、高湿、高海拔等特殊应用场景下的使用要求。


要滿足電動航空器的這些苛刻要求,在整個電池系統方面還有很多關鍵技術亟待突破。在安全性方面,要從電池系統集成開發的角度,研究電池系統機-電-熱全方位的安全性解決方案。在BMS電池管理系統控制方面,要采用基于ISO26262功能安全標准要求的電池管理系統控制技術,保證電池系統的安全性。在熱安全性控制方面,要對電池熱失控誘因機理進行研究,采用主被動一體化的熱安全設計。


而對PACK輕量化設計的主要思路,羅志民介紹說,隨著新型多元複合材料不斷湧現,系統的集成度、一體化程度將不斷提升;複合材料及成型工藝、輕質鋁合金及成型工藝、高強度鋼及成型工藝、輕質鎂合金及成型工藝技術的不斷進步,將帶動整個系統結構設計不斷升級;兼顧系統重量與體積比能量密度,提升系統空間利用率。


動力電池系统解决方案


天津力神电池股份有限公司对目前电动航空器的应用需求及设计验证内容等进行了综合分析,已初步形成面向电动航空领域的動力電池系统解决方案,并积极寻求与相关电动航空公司将项目落实。


航空电动化浪潮席卷而至 力神电池抢占先机成弄潮儿


據羅志民介紹,力神電池的能量型锂離子電池,能量密度可達 280Wh/Kg,功率型锂離子電池能量密度可達 225Wh/Kg;采用高鎳正極材料、矽碳複合負極材料,産品具備良好的循環性能、高溫性能和充放電性能;同時,采用多尺度熱阻絕技術,有效防止熱失控,提高了各種工況下的安全性;高導電聚並苯包裹技術,提升了産品的倍率性能。


在動力電池系统解决方案方面,力神电池采用铝型材框架结构,在保证产品结构强度的同时,降低电池模块重量,提升系统比能量;激光焊接工艺,减少紧固件数量,提升连接可靠性;电池模块单元间引入散热、隔热设计,有效提升系统热管理及热安全性能;柔性集成化采样电路设计,减少元器件数量,提升信号采样的可靠性;电池管理控制系统(BMS)按照ISO26262功能安全标准设计,保证系统在各种应用工况下的安全性。


在電池系統測試驗證方面,力神電池也做了大量工作。包括電池模組方面的容量和能量效率、HPPC、高低溫功率、擠壓、跌落、振動、機械沖擊測試等,BMS方面的振動/機械沖擊、高低溫工作、鹽霧測試等,電池系統方面的過充、過放、短路、冷啓動、高低溫功率、EMC、模擬碰撞等測試,最大限度保障了系統的安全性和優異性能。


罗志民表示,虽然锂電池在航空器电动化方面有诸多优势,但是也面临不少障碍,能量密度、电性能、安全性以及成本方面,都还需要业界不断优化和改进。力神电池近年来在这些方面一路攻坚克难,致力于提供高性能、高性价比的锂電池产品。


据悉,力神电池是国内首家锂离子电池研发与制造企业,拥有20年锂离子电池研发与制造经验,拥有国内唯一的国家级锂离子動力電池工程技术研究中心,目前研发团队近1000人,授权专利1800余项,先后承担国家和地方科技重点攻关项目50余项,荣获国家及省部级以上奖励30余项,拥有国内第一条建成投产的21700生产线。


力神电池成立之初,即定位为国际高端配套、技术质量型企业,经过20年发展,从无到有、从小到大,已成为国际一流、国内领先的专业锂离子蓄电池制造商。到2020年,動力電池形成300亿瓦时年产能,成为全应用方向的绿色能源解决方案提供商。


作者: 马云腾      稿件来源: 電池中國網
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