本文目录一览:
- 1、坚守混动技术23年,丰田汽车为何对锂电池避而远之?
- 2、氢燃料电池比三元锂电池香,为何却普及不起来?
- 3、氢燃料电池和锂电池,谁才是实现汽车“零排放”的最优解?
- 4、我想问一下广汽丰田ix4用了什么电池
坚守混动技术23年,丰田汽车为何对锂电池避而远之?
1074.21 万辆、36.75 万辆,前者是丰田 2019 年总销量数据,后者则是特斯拉 2019 年销量数据。
二者体量虽相差甚远,但这并不妨碍特斯拉市值成功超越丰田成为全球市值最高车企,超高市值是整个 汽车 行业对特斯拉发展纯电动 汽车 模式的一种认可。
汽车 行业已步入新能源时代,各家车企都在调整战略研发新能源 汽车 。动力电池作为新能源 汽车 核心发展技术,三元锂电池和磷酸铁锂电池已经成为动力电池主流选择。
当锂电池成为行业主旋律之际,丰田玩了 23 年的混合动力技术依然在坚持采用镍氢电池,销量上的最大竞争对手德国大众 汽车 也已经收购国轩高科,全力布局锂电池来迎合纯电动 汽车 发展趋势。
丰田为什么不大面积使用锂电池,丰田到底有没有纯电动 汽车 技术都是 汽车 市场关注的重点。
丰田正在研发续航 1000 公里氟离子电池
近日据外媒报道,丰田正在和京都大学(Kyoto University)研究人员联合开发新一代新能源 汽车 动力电池技术,被曝光的不是主流锂电池,而是新型氟离子电池。
据曝光的电池数据显示,氟离子电池储能量大约是传统锂离子电池的 7 倍,可以让电动 汽车 一次充电行驶 1000 公里。
丰田新型氟离子电池的工作原理是:通过氟离子导电电解质,将氟离子从一个电极转移到另一个电极来发电,阳极或负电荷电极由氟、钴、铜组成,阴极或正电荷电极主要由镧组成,同时氟离子电池完全无需使用锂作为原料。
通常锂离子电池中使用的是液体电解质。丰田在研的这款氟离子电池则采用固体电解质,而固态电池最大的优势是自燃率会大大降低。
不过,氟离子电池也面临着不小的挑战,就是电池在高温工作中,只有固态电解质被充分加热时才能导电,但这可能会导致电池电极膨胀。为解决电池膨胀问题,京都大学和丰田研究小组将用钴、镍和铜的合金制造电极。
当下几乎所有新能源 汽车 企业和动力电池车企都在”押注“三元锂电池或磷酸铁锂电池,而且这两种电池也已成为行业主流选择,随着丰田氟离子电池研究计划被披露,丰田又一次在锂电池领域渐行渐远。
新能源领域多元化发展
汽车 电动化来临之前,凭借在新能源 汽车 方面的建树,市场都预测丰田会是电动车领域绝对领军者。
这样的预测并非毫无道理,早在 1992 年 1 月,丰田对外宣布了《丰田地球环境宪章》,表示自己将会以新能源 汽车 方式来改变人类对于传统汽油发动机的依赖,在新能源 汽车 领域丰田已经坚守了 23 年。
虽然说特斯拉推动了纯电动 汽车 发展,但第一个真正将新能源 汽车 带入消费者生活的,却是丰田普锐斯,从 1997 年第一代普锐斯正式诞生至今,丰田系混动 汽车 销量已经突破一千万。
丰田一直坚守混合动力 汽车 技术,这个观点没错,只是错误判断纯电动 汽车 普及速度,引以为傲的混动技术并没有成为主流,原因文章后面会重点提及。
其一,在整个 汽车 行业逐渐走向电动化的趋势下,丰田存有掉队之嫌。不过需要明确一点的是,掉队只限于市场纯电动 汽车 市场保有量方面,在纯电动 汽车 技术储备方面并没有掉队之说,并且是多元化发展。
其二,电气化之路丰田纯电车型量产确实走的相对较慢,早期一直走的是混合动力的路线。目前,丰田又一直专注于开发燃料电池 汽车 。但丰田并没放松对锂离子电池领域研究,只是锂电池的不稳定性让丰田对其投放市场持保留的态度,毕竟 2009 年因“踏板门”事件在全球召回850万辆 汽车 一度让丰田面临破产局面,对于 汽车 质量安全已经到了苛刻地步。
事实上,使用三元锂电池车型频发的自燃事件证明丰田的担忧并非毫无道理,可能也正是这种稳健市场姿态造就了人们对丰田在锂电池领域毫无建树的错误观念。
在燃料电池方面丰田的研发投入可以排到整个 汽车 行业前列,以氢燃料电池为例,相比目前主流动力电池,其环保性大于前者,理论上是当下最环保的电池种类(排放接近于零),同时也具有能量转换效率高以及续航里程长等优点。但氢燃料电池面临的最大挑战是成本和基础设施建设,运行成本也过于高昂,安全性没有经过市场检验。
2014 年 12 月 15 日,丰田 汽车 在日本发布全球首款量产氢燃料电池 汽车 Mirai,经过 6 年的发展除在日本收到欢迎外,在其他主流市场 Mirai 均反响平平。基础设施严重制约了氢燃料电池发展,而建设这些设施需要政府力量,仅凭丰田个人行为恐难以完成。在氢燃料电池使用方面,实践证明公共交通以及物流车型是其最佳载体,由于这些车型不受空间限制可以携带更大体积的氢燃料电池。未来氢燃料电池仍有其存在价值不会被淘汰,而且丰田的大手笔研究也并非毫无用处,技术也处于行业领先。
同时,锂电池领域研究和使用丰田也要早于大多数车企,2008 年就设立了电池研究部,专注于锂电池在内不同种类电池开发,并在同年与松下展开合作增加锂电池技术储备。2009 年第三代普锐斯上市使用的是镍氢电池,不过丰田也借助第三代普锐斯开始了锂电池测试。2012 年第二代 RAV4 EV 版本采用的就是锂电池组(来源于特斯拉)。锂电池技术丰田不是空白,一直在积极投入研发,只是在没有突破关键技术阶段,由于锂电池的不稳定因素,丰田迫于安全性没有大面积投放市场。
从镍氢电池到氢燃料电池、锂电池以及最新氟离子固态电池,丰田在安全基础上不断尝试新能源 汽车 多元化发展的可能性。所以无论 汽车 行业怎么发展,丰田都能赶上,甚至能凭其技术带起一股新的变革。
独爱镍氢电池
如果说氢燃料电池、锂电池、氟离子固态电池只是技术储备产品,那丰田唯一钟爱的动力电池非镍氢电池莫属。
镍氢电池丰田已经用了 23 年,为何丰田独爱镍氢电池?
这一点同丰田是日本企业不无关系,众所周知日本自然资源较为匮乏,尤其是环保意识走在前列,而镍氢电池的优势在于回收降解相对锂电池更为环保。
镍氢电池的主要成分为:稀土、镍,两者都有较高的回收价值,采用水为电解质溶液则不容易污染环境,对环境十分友好。
其次,镍氢电池安全性具佳,由于镍氢电池的电解液是水溶液,在发生短路等异常情况下也不容易燃烧。
尽管镍氢电池储能密度逊于锂电池,但混动技术可以借助发动机释放能量,能量密度不是最重点考虑对象,并且镍氢电池使用寿命也要优于锂电池。由于研发和生产镍氢电池产品已经超过 20 多年,品控、质量都已经得到很好控制。
美《消费者报告》实验中将一台开了 10 年 33 万公里普锐斯和一台 10 年车龄仅开了 3200 公里左右普锐斯进行对比,发现两车的电池各项性能指标差距并不明显,证明镍氢电池的衰减性相比其他种类电池要低太多。
纯电动 汽车 经过几年的发展,以锂电池为主的动力电池技术上已经处于瓶颈期。不可否认,纯电动车技术并未完全成熟,动力电池技术还有很远的路要走。预计在未成熟前,未来很长一段时间里丰田还将继续以镍氢电池为主。
现阶段如三元锂电池自燃率或许比其他种类电池要高一些,但得益于密度高、储能效果好、抗低温等优势,也不得不承认其也是纯电动车市场最佳选择。
丰田阻止纯电 汽车 发展阳谋已失败
纯电 汽车 迅速成为市场主流选择已经不可逆,研究了 20 多年被寄予厚望的混合动力已不能成为主流,且败的如此迅速,丰田显然不甘心,在去年其宣布将免费对外开放混合动力 汽车 技术专利。
为了这套动力系统打了无数官司的丰田为什么突然大方免费开放技术专利?目的很简单,减速纯电动 汽车 发展,让这套动力系统获得更多的市场份额,保住混动领域优势,不甘心混动技术就此失去市场。
但一切都太晚,纯电动 汽车 的发展已经停不下来,某种程度上这种局面也是丰田自己的错误判断,早些年众多车企都梦寐以求想得到这套动力系统,但丰田真的“太小气”,对这套系统看的太重,如果有侵犯专利发生立马会诉诸法律,除了“较真“的本田绕开了丰田专利发展了自己的混动技术,很多车企选择绕开混合领域,直接发展 PHEV 插电式动力 汽车 和纯电动 汽车 。
丰田的混合动力 汽车 技术全球最出色这点毋庸置疑,但混合动力 汽车 技术已经丧失市场优势也是不争事实。如果在 2014 年纯电动 汽车 爆发初期开放技术专利,今天的新能源 汽车 历史 就有可能会被改写,纯电动 汽车 步伐或许也不会像如今这般速度发展。
混动丰田第一,但也仅限于同自己对比,免费开放技术专利,阻止纯电 汽车 发展阳谋已失败。
当然,混合动力技术一无是处论调,这个观点显然也是错误的,混动技术 汽车 本该是传统 汽车 到纯电动 汽车 中间最佳过渡产物,只是纯电动发展速度快于预期,目前新能源 汽车 续航里程、充电问题、安全性没有得到完全解决之前,很长一段时间内全球也有足够的新能源市场容纳下丰田混合动力 汽车 。
总结
动力电池发展到最后会不会出现多种不同种类电池,这点在新能源 汽车 普及的初期难以断定,但肯定一点丰田独爱 23 年的镍氢电池不会成为主流,因为物理限制实在太高,丰田很难凭借一己之力完成镍氢电池物理上的突破。超级电池问世之前,动力电池市场主流选择依然是三元锂电池和磷酸铁锂电池。
目前对超级动力电池还没有明确定义,一旦最新氟离子电池突破续航和膨胀问题达到量产阶段,丰田的氟离子电池技术就有可能定义超级电池。
尽管混动技术已经错过最佳普及时机,但动力电池、新能源 汽车 领域技术储备丰田不是落后者,更不是后来者,丰田的新能源技术也是多元化发展,如燃料电池、固体电池、镍氢电池、锂电池、氟电池以及新能源 汽车 技术每个环节或零部件,都有争第一的实力,一个环节失败了另一个环节立马能弥补起所犯错误,这就是技术储备重要之处,更是丰田 汽车 可怕之处。
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氢燃料电池比三元锂电池香,为何却普及不起来?
我发现个有趣的事,提到新能源车,绝大多数人对它的定义是纯电动车,也包括说插电式混动车。准确说,这里的“纯电”主要指电池组,比如当下的主流就是三元锂电池组,未来还会有固态电池这样的新技术出现。但无论是什么电池,它的短板都存在,比如充电效率,电池本身的污染等等。
对此,另一种声音出现了,新能源车的最佳“能源”其实是氢燃料,也就是俗称的氢燃料电池。就目前来看,全球范围内新能源车主打的还是锂电池,而氢燃料电池呼声也很高。那么,能够让新能源车更长远发展的,究竟是电还是氢燃料?
三元锂电池和氢燃料电池的区别
这里需要特别说明的是,无论是三元锂电,还是氢燃料,最终都是电能驱动车辆。而不同的是,二者在形式上有区别。比如说蓄电池,它更像是蓄能装置,直接把电能储存起来,需要时再释放;而氢燃料电池更像是发电装置,氢燃料本身不带电,而是通过“化学反应”把化学能转化成电能,二者最终的形态都是电能。
氢燃料电池的优点很明显
为什么说大家对氢燃料电池的呼声高呢?我认为这得从传统电池的痛点说起,首先是充电时间,都知道,现在的纯电动车要想获得不错的续航里程,就得配备大容量电池组,而电池组大了,自然充电时间就不会短。即使是快充状态,要把电量从30%充到80%,基本也得半小时以上,这和传统燃油车的加油时间,相差甚远。此外,前提条件是支持快充,包括有快充的设备等等。
而这个问题对于氢燃料,就不存在了。就拿当下主攻氢能源最“上心”的丰田来说,其氢能源车型,已经能够做到仅需3、5分钟即可完成补给,这个速度几乎是和加油相当,在效率和体验方面,可谓是大大提升。
而续航方面,同样是丰田的氢能源车型,现在已经可以做到600km以上,结合到快速高效的“补能”方式,使得氢燃料车型更加接近传统燃油车的体验。更重要的是,氢燃料电池是可以做到真正的零污染。因为从生产到使用的过程,能够排放的仅仅是水和热。但反观传统电池组,当电池报废后,如何处理而不污染环境,目前还是大问题。
是什么限制了氢燃料电池的大量应用
上面我们提到的几点,包括零污染、补能效率高、续航里程长,都足以让氢燃料电池好过传统锂电池。但为什么氢燃料电池不能像锂电池这样普及呢?关键还是在于氢能源本身很特殊,简单说,涉及到安全问题,其贮存方式,以及补给方式,技术含量更高,需要投入的成本也更高,关键是如果出现意外,很容易发生爆炸。
而传统电池就要简单许多,只要有电网的地方,或者说能够通电的地区,配合充电设施,就能完成充电。而要想大范围布局氢能源补给站,以目前的技术,包括投入的成本,都难以支撑。
当然,这仅仅是一方面,另一方面,由于电能有着先入为主的优势,目前全球各大车企,主打和研发的都是围绕电能,传统电池组包括充电设施,几乎是一个方向,一种方式。只有像日本这样的地区,丰田在大力搞氢能源技术,其能够辐射的也仅仅是本国。或者说,氢能源更适合日本的国情,在小范围内,更好落地实现。
正因为此,全球的新能源方向不在氢能源,所以使得氢能源的难题很难在短时间攻克,并大量应用。反之,既然一开始多数人选择了电能,那么朝着一个方向共同使力,相信纯电动车也有飞速进步的那天。
阿川评车
个人认为,无论是电能也好,氢能源也好,目前都存在各自的短板。而至于说主流选择哪种?这就是一个宏观问题,这牵扯太多,但对于消费者而言,微观方面,就是用车体验。目前来看,电和氢两种能源,都不是最佳状态,而要想获得更好的体验,更多需要的是集多数人的力量和资源,去解决技术难题。比如宝马,其未来会选择固态电池作为主要能源。相信10年后,我们再来看纯电车,你就会发现,这和很久以前的燃油车,在使用上没有区别。(文/Nic)
氢燃料电池和锂电池,谁才是实现汽车“零排放”的最优解?
锂电池是实现汽车“零排放”的最优解吗?退一步讲,锂电池是实现汽车“零排放”的过渡动力储备形式吗?目前来看,它就是方程式里的未知数。那么,“氢燃料电池”呢?
2020年6月5日,丰田汽车、中国一汽、东风、广汽集团、北汽集团、北京亿华通等6家企业在京举行发布会并签署合营合同,计划成立“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司”。在未来,这6家公司将合力推动“氢燃料电池”的研发、落地和普及。该公司前期主要为商用车开发氢燃料电池系统。
氢气经过化学反应后产生电力,排出水,可以让汽车实现真正的“零排放”,那么为什么氢燃料电池至今还没有实现大量普及?另外,本次由丰田牵头成立的联合公司为什么前期主要开发用于商用车的氢燃料电池?
要想解答上述疑问,我们首先要去了解氢燃料电池与锂电池的优缺点。
首先,氢燃料电池汽车进行燃料补给的速度更快,加氢就像加油一样,一般需要3-5分钟。纯电动车充电,即使是像特斯拉那样的超充,每次充电也要一个小时以上,普通充电桩往往需要好几个小时。
氢气经过化学反应产生电能与水,可以实现真正的“零排放”。锂电池内部采用大量重金属,需要科学、严格、规范的回收处理流程,否则会对环境产生污染。
氢燃料电池能量储备密度高,且重量轻,氢燃料电池车续航远。而锂电池能量储备密度相对偏低,且重量大。
氢燃料电池需要预防的是氢气泄露,也就是防止储氢罐破损,属于物理层面的防护。而锂电池的安全隐患则是来自不容易控制的链式反应,属于化学层面。
氢燃料电池的低温起步性能差,但是随着启动后自身放热的增加,电堆会很快稳定在80-90℃的正常工作范围。但是,在不使用电力帮助的前提下,氢燃料电池实现低温启动,一直是一个在研究的课题。锂电池同样有低温状态下内阻增加的问题,这也是为什么很多电动车给电池组装备热循环管理系统的原因。
氢气来源、安全使用、储氢站建设都是构成目前氢燃料电池使用成本居高居高不下的部分原因。据悉,建设一个储氢站的成本为100-200万美元;建设一个特斯拉超级充电站的成本大约为30万美元。另外,氢燃料电池所需的化学反应催化剂为稀有贵金属——“铂”,这种贵金属的价格比黄金还贵。
氢燃料电池使用成本高,技术不够成熟等,是目前氢燃料电池没有得到大量普及的重要原因。
相较传统加油站以及充电站,加氢站不仅建设技术难度大,而且建设成本也偏高,再加上氢燃料电池汽车还没有大量普及,所以此次由丰田等企业成立的联合公司就先把氢燃料电池应用在商用车领域,例如公交车、卡车等,这也相当于技术试点。首先商用车便于集中管理,单个加氢站可以更加高效的服务于氢燃料电池汽车,另外,氢燃料电池车应用在某个城市商用车领域后,便于后期的技术问题的反馈与解决。
加氢站的建设自然离不开国内传统能源巨头的支持,毕竟它们在能源技术领域、站点服务运营方面拥有丰富的经验。就在前不久,北汽福田、中石油北京分公司与北京亿华通达成合作意向,三方将共同推进北京市加氢站建设及运营。毫无疑问,这一合作将应用到丰田本次成立的联合公司上,对氢燃料电池在国内的规模化发展起到积极的促进作用。
其实丰田早就把氢燃料电池应用在乘用车上了,代表车型是丰田Mirai。该车自2014年12月开始在日本销售,从2015年秋季开始将销售范围扩大至美国和欧洲。2015年产量700台,2016年约2000台,2017年约3000台。
丰田家用燃油车、混动车型的低油耗,是全球消费者公认的优点。但是在纯电动车领域,明显感觉丰田还没有完全发力。从2020年1-4月份全球新能源销量来看,丰田纯电动车销量12253台,占到全球新能源销量份额的2.15%;反观特斯拉,2020年1-4月份销量103193台,占到全球新能源销量份额的18.08%。可以看出,丰田目前并没有把未来新能源车的“赌注”全部押在锂电池身上,或许丰田更看好氢燃料电池。
参考《2018全国电力工业统计快报》,中国火力发电量占比达到了70.4%,高耸的烟囱和宏伟的冷水塔就是火力发电站的常见景观。太阳能、核电、风电、水电总占比为29.6%。当火力发电彻底告别舞台前,纯电动车目前并不能实现真正意义上的“零排放”。
据外媒报道,马自达已开始生产该品牌旗下首款纯电动SUV——MX-30。该车搭载了容量仅为35.5kWh的锂离子电池组,在WLTP工况下的续航里程仅为200km左右(远低与主流纯电动车)。按照马自达官方说法,之所以装备如此小容量的电池组,就是考虑到它的生命周期内二氧化碳“排放”总量最低。
不难看出,马自达充分考虑到了电池容量与电池组重量的比重,换句话说,电池组重量越大,单位电池容量的续航里程就会越短,也就是单位里程能耗越高。提升电池能量密度就能有效缓解该问题。
比亚迪前段时间发布的“刀片电池”,又一次把磷酸铁锂电池带回了公众视野。刀片电池电芯采用阵列的排布方式,体积与能量密度得到大幅优化,三元锂电池在新能源市场的地位受到了冲击。
不得不说的是,前段时间比亚迪与宁德时代就刀片电池和三元锂电池谁更安全的问题在网络上展开了一场“口水战”,各家均通过试验来证明自家电池的安全性。
在开放的市场经济下,优胜略汰属于常态,各家必须通过技术创新才能在市场中脱颖而出。而良性且激烈的市场竞争才能推动技术发展,实现技术革新,成为构建清洁移动出行社会的催化剂。
氢燃料电池与锂电池到底谁才能成为构建清洁出行社会的“最优解”,目前并没有答案。只能说目前人类处在实现汽车零排放进程中“摸石头过河”的阶段,不同形式的能量来源,就像是在不断尝试新的“过河”方式。您认为哪种动力形式才能成为未来汽车的主导,不妨在下面留下您的观点。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
我想问一下广汽丰田ix4用了什么电池
广汽丰田ix4全系使用了三元锂电池,这种电池属于锂电池的一种。三元锂电池的正极是使用三元材料制造的,有些三元锂电池的正极是使用镍,钴,铝制造的,有些三元锂电池的正极是使用镍,钴,锰制造的。
锂电池不仅在电动汽车上有应用,在电动自行车上也可以见到,并且我们日常生活中使用的电子产品也会使用锂电池,例如手机,平板电脑,笔记本电脑,数码相机等。
锂电池的优势是体积小,重量轻,能量密度高。
可充电电池的工作原理都是几乎相同的,可充电电池的化学反应属于可逆反应,在充电和放电时化学反应进行的方向是不同的。
电池内有正极,负极,电解液。在电池工作时,离子会在电解液中移动,电子会在外电路中移动。
随着充放电次数的增加,电池的性能会下降,这是正常现象。
离子在电解液中移动时有一部分会与电解液发生反应,时间久了电池内的离子数量就会减少,所以电池的蓄电能力就会变差。
随着科技的发展,可充电电池的容量越来越大,使用寿命也越来越长,并且充电的速度也越来越快。
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