寧德時代之后，又有企業(yè)研發(fā)用于電動飛機的電池

時間:2023-04-27 17:53來源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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據(jù)路透社報道，瑞典電池生產(chǎn)商Northvolt 在4月25日宣布，其美國子公司Cuberg已經(jīng)開始著手研發(fā)適用于電動飛機的鋰電池，并稱此舉將有助于減少碳排放。
 
據(jù)悉，飛機制造商雖然一直在探索省油技術(shù)，但因為傳統(tǒng)鋰離子電池的沉重重量，阻礙了飛機汽車制造商追隨汽車公司開發(fā)電動發(fā)動機的步伐。
 
Cuberg首席執(zhí)行官Richard Wang稱，通過這個新項目，Cuberg將建立可認證的電池系統(tǒng)，從而大大提高飛機性能。
 
早在2022年7月，Cuberg宣布在鋰電池開發(fā)方面取得了重大進展。
 
報道稱，通過不斷更新電池技術(shù)，Cuberg電池的循環(huán)壽命幾乎翻了一番，同時提高了電池的容量和功率。第三方檢測機構(gòu)對5Ah袋式電池的測試，證實鋰電池循環(huán)壽命已從370個循環(huán)延長到672個循環(huán)，容量保持率為80%。
 
結(jié)果證實，Cuberg的鋰金屬技術(shù)可以滿足最苛刻的移動應(yīng)用的所有關(guān)鍵性能要求。該公司正在與幾家航空客戶合作，滿足他們需要高能量密度、功率和循環(huán)壽命的電池的要求。
 
電池聯(lián)盟注意到，在此之前，寧德時代、NASA都有進行航天領(lǐng)域電池的研發(fā)，并取得了一定的進展。
 
01
寧德時代發(fā)布凝聚態(tài)電池
 
4月19日，寧德時代正式發(fā)布全新的凝聚態(tài)電池，其單體能量密度高達500Wh/kg，屬于航空級電池。
 
寧德時代首席科學(xué)家吳凱表示，這是寧德時代在電池上的一個重要巨大突破，凝聚態(tài)電池擁有安全性高、可靠性強、循環(huán)壽命長等特點。該電池可以快速量產(chǎn)，接下來車規(guī)級產(chǎn)品也會推出。
 
據(jù)悉，寧德時代的凝聚態(tài)電池由于其電解液完全不同于普通液態(tài)鋰離子電池的電解液呈完全100%的液態(tài)狀態(tài)，而是一種半固態(tài)化的膠質(zhì)狀態(tài)，這使得凝聚態(tài)電池既能完成鋰離子在正負極的傳導(dǎo)工作，也因為電解液本身的粘性使得流動性降低，能提高動力電池整體的安全性能，避免了傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的熱失控的巨大風(fēng)險。
 
此外，凝聚態(tài)電池在具備高安全性能的同時，也具備了優(yōu)秀的充放電的能力，讓此前需要排長隊，長時間充電的麻煩得以減緩。
 
寧德時代方面表示，此次電池開發(fā)“為載人飛機的電動化開啟了新的愿景”，暗示了其作為載人飛機動力源的可能性。目前，公司正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級的標準與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。
 
02
NASA為電動飛機打造固態(tài)電池
 
2021年4月，美國航空航天局NASA宣布，該機構(gòu)的電池研發(fā)部門SABERS決定從零開始為電動飛機打造固態(tài)電池。據(jù)其發(fā)布的公告，他們已經(jīng)研發(fā)出了全新航空級固態(tài)鋰離子電池，這種電池的密度達到500Wh/kg。該電池密度大幅度提升，可以在高溫狀態(tài)下持續(xù)工作，且安全系數(shù)達到現(xiàn)有汽車電池的雙倍，極大減少了汽車自燃的風(fēng)險。
 
電池的結(jié)構(gòu)方面，該電池將使用扁圓形造型的正負極，然后進行串并連接，并且中間使用了分離器。這樣的好處就是電池可以大幅度地集成，減少了單個電池的外包裝，減輕了整個電池的重量。
 
最新消息是，為了解決電池技術(shù)未來電動飛機可能面臨的功率密度、重量，體積、穩(wěn)定性、安全、散熱及快充次數(shù)等問題，NASA通過自家綠色航空計劃致力推動航天電氣化研究，并由自家“SABERS”項目計劃研究不同固態(tài)電池的可行性。
 
一般而言，固態(tài)電池常有放電電壓過低無法供電弊病，NASA SABERS項目研究找到提升固態(tài)電池放電電壓的新方法，并將傳統(tǒng)電壓提升10倍。
 
03
電動飛機用電池有哪些痛點?
 
去年7月，中國科學(xué)院物理研究所研究員李泓在江蘇溧陽的電動航空創(chuàng)新技術(shù)峰會上指出，電動航空的發(fā)展瓶頸之一是動力電池，目前的動力電池在能量密度、安全性、循環(huán)性方面與電動航空技術(shù)指標需求仍有明顯差距，未來可能會與燃料電池混合使用。
 
據(jù)介紹,電動飛機上的動力電池，必須擁有更高的能量密度、更高的安全性，畢竟電動車路上起火尚有5分鐘的逃生機會，但空中起火，對乘客來說就是致命威脅。但是，大型飛機的長航程特性又需要更高的能量密度，而這又將增加熱失控風(fēng)險。
 
李泓說：“一般來說，電動汽車的電池能量密度達到400Wh/kg，單次充電已能承擔上千公里的續(xù)航里程。但對電動飛機來說，大量報告指出，電池電芯至少要達到420Wh/kg，這是一個非常高的要求，目前還做不到。而即使是電力混合推進，一架單通道飛機所需的電池容量也相當可觀。”
 
美國NASA燃氣-電混合推進項目的技術(shù)負責人謝麗爾·褒曼曾表示：“驅(qū)動一架巡航狀態(tài)的大型飛機至少需要1000Wh/kg的能量密度。”美國NASA和麻省理工學(xué)院聯(lián)合進行的電池研究結(jié)果顯示，在未來10到15年內(nèi)會有不同的化學(xué)電池的組成可以達到1000-1500Wh/kg的能量密度水平。
 
而且，按照目前的技術(shù)，大型飛機想用上電動電池，重量是一大難題。中國商飛能源與信息技術(shù)項目辦主任查振羽在演講時舉例稱，一架從北京到上海的90座飛機，需要大概3.6噸的航空燃油，換算下來，動力電池要達到相似的能量密度（按400Wh/kg算）的重量高達45噸。單電池的重量過重,可能會制約飛機的航程，所以必須不斷提高鋰電池的能量率，否則會制約飛機的航程。
 
還有專家指出，相較于新能源車，航空業(yè)發(fā)生熱失控的幾率更大，且出現(xiàn)事故時，“天上飛”比“地上跑”的次生災(zāi)害更嚴重。
 
在業(yè)界看來，相較于容易燃燒的液態(tài)電池，固態(tài)電池成為兼顧安全性與能量密度的突破路線之一。
 
華泰證券最新報告指出，安全性高、能量密度高是車用固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要驅(qū)動力，政府、車企及電池企業(yè)都大力投入。全固態(tài)電池制造仍有眾多科學(xué)難題未解，產(chǎn)業(yè)端預(yù)計2030年開始規(guī)模化量產(chǎn)。
 
國內(nèi)企業(yè)主要采取固液混合路線，固液混合電池已進入規(guī)模量產(chǎn)的工程化階段，3-5年后可能成為中高端市場主流技術(shù)，在新能源汽車、消費電子、航空航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用。預(yù)計2025年/2030年全球固態(tài)電池市場空間有望達到439/3634億元。
 
(責任編輯：子蕊)
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