APAS e-Newsletter May 2015

 

電動車使用鋁離子電池

 

電動和混合動力汽車生產廠家相互競爭,研發製造,充電速度更快,成本更低,而且有更大能量密度的動力電池traction battery

 

近日,斯坦福大學Stanford University的科學家Hongjie Dai戴教授表示,他們已經發明了一種新的鋁離子電池aluminum-ion battery,達到充電速度更快,成本更低。

該技術設置鋁陽極aluminum anode和石墨陰極graphite cathode,在離子液體電解質,放在有彈性的聚合物塗覆袋內面。

 

鋁金屬材料供應豐富,比鋰金屬便宜了許多,而且鋁離子電池即使被鑽透, 它不會短路著火,沒有必要添加保護屏或內置冷卻系統,大大削減了成品的成本和重量。戴教授的鋁離子電池原型,使陰離子快速擴散diffusion和插層intercalation,充電1分鐘內的電流密度高達〜4000 mA g–1(相當於〜3000 W kg–1),並能承受超過7500次循環而容量不失能力。(在比較鋰電池只有1000放電循環的使用壽命。)

 

一旦成功,電池充電的時間比汽油車注滿汽油甚至更快,可能電動和混合動力汽車老化失靈後電池是仍可以工作。

 

戴教授仍在繼續更多的工作。主要有 : 原型鋁離子電池產生大約一個典型鋰離子電池的一半的電壓, 即是2V; 但優化了陰極材料, 包括以石墨為輔助材質,可能最終增加電壓和能量密度。更重要是必須證明,這種技術可,在目標車輛電池的尺寸和重量要求内,足夠便宜地量產製造。

 

現時此計劃已受到美國能源部、台灣工業技術研究院等機構支持,相信極可能在不久將來成為主流電池之一。

 

 電動卡車-慕尼黑路試

這是40噸原型電動卡車,它是第一個在德國城市內道路的運輸試點項目

 

荷蘭的Terberg YT202-EV卡車, 將每天八次運送物資,每程約4公里的距離,來往物流公司SCHERM集團與寶馬集團慕尼黑工廠之間。

路試開展的預算大約數十萬歐元,從2015年夏天開始為期12個月。當原型卡車在日常駕駛條件下的表現,可以證明它的性能,項目將擴大。

 

在設計中,每個YT202-EV可以持續操作910小時,然後在24小時進行充電。它使用的磷酸鐵鋰Lithium iron phosphate電池,充電/放電循環可以達到數千次; 使用202千瓦的驅動電動馬達; 及在常規的YT拖拉機證實可靠的艾里3000系列變速箱。

 

製造商Terberg的網站沒有披露任何電池的詳情,工程師們假設,應用Tesla Model S (S) 電池計算YT202-EV的經濟效果,40噸電動卡車可以運行500個公里的範圍,20分鐘快速電至50%。 60分鐘充滿電,循環壽命2000次,電池週期可能達到百萬公里。

 

這意味著40噸電動車可以開車500公里,然後讓司機停車20分鐘,喝咖啡、伸展一下,再持續250公里。這是近10個小時的續航程!

 

500公里續航範圍內大約需要四、五個S型電池單元,或約340-440千瓦時(kWh),重約2000公斤的電池組。相比於等效的柴油動力傳動系統,它的有效載荷是差了1000公斤。

 

不過, S型電池的成本是每千瓦時200美元,那麼400千瓦時的電池組耗資約8千美元,或每百公里約8美元。

 

如果折合柴油卡車消耗每百公里30升柴油,那麼燃料成本是每百公里約20元。

 

可以看到,經濟效益確實存在。當然,這原型電動卡車需要較大量的創新和投資研發優化工程,實現它的益處。