IDTechEx：超级电容器十年内将摧毁锂离子电池市场
摘要： 市场调研公司 IDTechEx 近日大胆论断预测超级电容器可以摧毁锂离子电池市场。到 2024 年，全球超级电容器市场价值将达到 65 亿。 市场调研公司 IDTechEx 近日提出了一个大胆论断，预测超级电容器可以摧毁锂离子电池市场。在题为《2014-2024 年的超级电容市场」 报告中，IDTechEx 认为超级电容器的进步比锂离子电池快得多。 IDTechEx 称，到 2024 年，全球超级电容器市场价值将达到 65 亿，市场份额同时越来越大，从而吞噬电池市场。 为了支撑上述论断，IDTechEx 列举了一些实例。加利福尼亚州初创公司 Nanotune Technologies 首席执行官 Kuang Tsei Huang 以实例阐述道：「 如果超级电容器能量密度达到 35 Wh/kg，还可能实现 500 Wh/kg，而这是最好的锂离子电池能量密度的 2 至 4 倍。乌克兰 Yunasko 公司和其他许多公司也以能量密度 35 Wh/kg 的超级电容器实例进行了论述，即中间体超级电容器 (intermediate supercabatteries) 配套铅酸和镍镉电池。麦斯威尔 (Maxwell Technologies) 则预计，纯超级电容器 (pure supercapacitors) 的能量密度可以达到目前的三倍。石墨烯超级电容器的研发目标预计是 200 Wh/kg。 这些预期似乎有点大胆，因为超级电容器还有相当长的路要走。几个星期前，麦斯威尔刚刚发布了 7.7 Wh/kg 的超级电容器，这距离 35Wh/kg 的水平还很遥远。但是必须承认超级电容器的潜在高能量，一旦 35 Wh/kg(或 200Wh/kg) 超级电容器进入市场，必将无」 人「 能及。 IDTechEx 主席 Peter Harrop 博士解释说：「 超级电容器不需要全部达到锂离子电池的能量密度来吞噬电池市场。也许电池市场的百分之一已经被取代，因为这百分之一的能量密度持续时间更长，而且安全，还有 10 倍的功率密度。在中国的一些公交车上，超级电容器已经取代了锂离子电池，但因前期价格高昂，超级电容器的销量比锂离子电池低 3%。「 他预计未来十年，超级电容器的销量将比锂离子电池高出 10%，尽管锂离子电池的能量密度能有所改善，还是无法阻挡超级电容器的侵吞。为此，超级电容器或超电容电池 (尤其是锂离子电容器) 的能量密度必须达到约 40 Wh/kg，其他参数也可与之适配，甚至功率密度和生命周期也要更环保。如果确实能达到上述目标，那么毫无疑问，今后十年超级电容器的能量密度预计可达到约 100 Wh/kg，超级电容器或超电容电池将侵吞锂离子电池 50%的市场份额，年收益也将达数十亿美元。 注：本文转自 第一电动
揭秘为什么特斯拉的电池管理系统比其他电动汽车好？
摘要： 特斯拉公司的 Roadster 纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由 6831 节 18650 型锂离子电池组成。电池管理系统的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS 的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下 (如低于 0°C) 对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在 10~30°C 之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1) 在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2) 在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3) 减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster 的电池热管理系统 Tesla Motors 公司的 Roadster 纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由 6831 节 18650 型锂离子电池组成，其中每 69 节并联为一组 (brick)，再将 9 组串联为一层 (sheet)，最后串联堆叠 11 层构成。电池热管理系统的冷却液为 50%水与 50%乙二醇混合物。 图 1.(a) 是一层 (sheet) 内部的热管理系统。冷却管道曲折布置在电池间，冷却液在管道内部流动，带走电池产生的热量。图 1.(b) 是冷却管道的结构示意图。冷却管道内部被分成四个孔道，如图 1.(c) 所示。为了防止冷却液流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，热管理系统采用了双向流动的流场设计，冷却管道的两个端部既是进液口，也是出液口，如图 1(d) 所示。电池之间及电池和管道间填充电绝缘但导热性能良好的材料 (如 Stycast 2850/ct)，作用是：1) 将电池与散热管道间的接触形式从线接触转变为面接触；2) 有利于提高单体电池间的温度均一度；3) 有利于提高电池包的整体热容，从而降低整体平均温度。 图 1. Roadster 的电池热管理系统示意图 通过上述热管理系统，Roadster 电池组内各单体电池的温度差异控制在±2°C 内。2013 年 6 月的一份报告显示，在行驶 10 万英里后，Roadster 电池组的容量仍能维持在初始容量的 80%~85%，而且容量衰减只与行驶里程数明显相关，而与环境温度、车龄关系不明显。上述结果的取得依赖电池热管理系统的有力支撑。 3. 其他电动汽车的热管理系统 3.1 日产 LEAF 的热管理系统 日产汽车公司的 LEAF 纯电动汽车采用了少见的被动式电池组热管理系统。电池组由 192 节 33.1 Ah 的层叠式锂离子电池组成。4 节单体电池采用两并两串的连接形式组成模块，48 个模块串联组成电池组。电池组采用密封设计，外界不通风，内部也无液冷或空冷的热管理系统，但寒冷地区有加热选件。LEAF 所采用的锂离子电池经过电极设计后降低了内部阻抗，减小了产热率，同时薄层 (单体厚度 7.1 mm) 结构使电池内部热量不易产生积聚，因此可以不采用复杂的主动式热管理系统。电池组的寿命保证期是 8 年或 16 万公里。 3.2 通用 Volt 的热管理系统 通用汽车公司的 Volt 插电式混合动力汽车使用了 288 节 45 Ah 的层叠式锂离子电池。电池组的电气连接可等效为 96 片单体串联成组，3 组并联。热管理系统采用了液冷式设计方案，以 50%水与 50%乙二醇混合物为冷却介质。单体电池间间隔布置了金属散热片 (厚度为 1 mm)，散热片上刻有流道槽。冷却液可在流道槽内流动带走热量。在低温环境下，加热线圈可以加热冷却液使电池升温。 图 2. Volt 的热管理系统 Volt 的电池组内的温度差可控制在 2°C 以内，有力地支持了 8 年的电池组寿命保证期。 … 继续阅读
燃料电池车能超越电动车吗？
当电动车还在为电池能量密度低、续航里程短等问题绞尽脑汁时，一种更强大的新能源车即将赶超过来，它就是燃料电池车。从混合动力到插电混合动力再到电动车，最后到燃料电池车，这一技术发展路径已成为业界共识，但谁也没想到，燃料电池车来得这么快。 6 月 25 日，丰田宣布，将于今年内开始在日本销售新型燃料电池车 (FCV), 裸车价格预计 700 万日元，折合人民币约 42 万元。2015 年夏季前后，丰田将在美国和欧洲发售该车。 这款燃料电池车功能强大。丰田称：其续航里程能达到 700 公里，充氢所需时间仅为 3 分钟，和汽油发动机车的加油时间基本相同。此外，该车在行驶过程中排放只有水，它是氢和氧发生化学反应后的产物。 相反，电动车目前续航里程多数集中在 150 公里左右，充电时间最快也要半小时充满 80%。丰田为燃料电池车总结的优势是：兼备「 符合汽车燃料多样化的需求」、「 行驶过程中不排放二氧化碳和环境负荷物质」、「 与目前的汽油发动机车具有同等便利性」。 此外，尽管电动车排放为零，但业内经常指责煤碳发电造成的污染，燃料电池的能源来源却更加干净。丰田表示，氢能可以利用各种一次能源、包括太阳能和风能等自然能源制造，与电能相比，氢能能量密度大、便于储存和运输，可广泛用于家庭、汽车燃料等用途，是未来极为重要的能源。这些优势都让燃料电池车更有竞争力。 当然，燃料电池车也不是没有缺点。降低制氢成本和建设足够多的加氢站都是车企面临的重要难题。氢气储存也是个难题，目前即使是气密性最佳的燃料容器，充气后长时间放置也有可能漏完。在制氢过程中也会产生一定数量的 CO2 排放，与燃料电池车的节能环保诉求相矛盾。此外，制作燃料电池需要使用一定量的贵重金属 (主要是铂)，这也提升了购车成本。 电动车领域专家王秉刚认为，燃料电池车比蓄电池汽车续航里程长，问题在于氢气的来源，如果用电解办法，效率比蓄电池低。另外，基础设施也比充电设施难。 但是，丰田还是大踏步进入了燃料电池车领域。除了轿车，丰田与日野汽车也在联合开发燃料电池巴士，计划 2016 年上市。在氢能的有效利用方面，丰田正致力于研发家用燃料电池、燃料电池叉车等产品。 令丰田高兴的是，日本政府最近也宣布，将对国内燃料电池汽车行业提供新的补助，为燃料电池汽车购买者提供补贴及减税优惠。这将进一步刺激燃料电池车的增长。 那么，采用充电电池的电动车和采用加氢燃料电池车相比，谁会笑到最后？ 目前，多数车企都在电动车或插电混动车领域重点研发。比亚迪在最近的股东大会上，进一步明确了押宝电动车的战略方向。除了已经推出的新能源公交车、出租车之外，比亚迪还将推出包括城际营运、城市环卫、电商物流、城市建筑物流、私家车以及矿山、码头（港口）、机场、仓储等多种特殊领域在内的城市电动化整体解决方案。特斯拉、宝马、大众都在充电电池方面重点投入。 不过，多数车企都没有把鸡蛋放在一个篮子里，目前，丰田与宝马、丰田与大众、日产与戴姆勒、戴姆勒与福特都在燃料电池车领域展开了合作。现代汽车也在研发这一技术。 或许，坚持两条腿走路是最好的选择。 注：本文转自 啊车圈
三菱为电动车研发” 充电宝” 续航里程翻倍
目前许多汽车厂商研发新的技术以提升电动车续航里程这一重要指标，如丰田研发氢燃料电池，特斯拉则依靠建立超级充电站，三菱则采取与东芝共同研发无线充电技术的方式提升续航里程。近日，东芝公司已开发出可实现无线充电的受电线圈等部件组成的受电板，其输出功率是有线充电系统的 2 倍以上。这套装置将达到智能手机充电宝类似的效果，为电动车充电提供更大的便利，续航里程也将有望实现翻倍。 三菱 i-MiEV 目前采用快充和慢充两种充电形式，这也是大多数车企当前纯电动车采用的方式。该车快充时间仅需 30 分钟，但是电池电量只能从 0 充至 80%，这在很大程度上影响了续航里程，同时也大幅度降低了电池使用寿命；采用慢充方式尽管不影响续航里程，但每次充电需 14 个小时 (100V 家庭用电) 才将电池完全充满，充电时间过长影响消费者出行。 所谓「 充电宝」，就是能在指定的充电地点，采用无线的方式对电动车进行充电，这种形式与充电站、充电桩的投资相比，建立无线充电装置的成本更低，并且可省去有线充电时接线所需的操作和等待的时间。三菱与东芝这一技术采用的是磁共振的形式，具备布置灵活、使用便利、安全可靠等多种优势。 东芝近日研发出了输出功率达到 7kw 的受电板，该受电板基于无线充电形式而研发，其输出功率是有线充电系统的 2 倍以上，这为电动车提供移动充电提供了极大的便利性。基于三菱与东芝此前在电动车电池系统领域的合作，三菱 i-MiEV 将率先使用这一技术。目前三菱 i-MiEV 的续航里程为 160 公里，该车采用东芝提供的受电板后，不仅充电时间得到减少，同时续航里程将有望实现翻倍超过 320 公里。 无线充电是提高纯电动汽车价值的关键技术之一，到 2015-2016 年，其他汽车厂商将开始推出无线充电功能，其中就包括了大众汽车。大众与三菱情况相类似，也与东芝在电动汽车的高能效电池系统进行合作，由于三菱「 近水楼台先得月」，因此，大众有望在三菱之后推出无线充电技术。 此外，高通与三星建立「 无线充电联盟」，为包括电动汽车和可携式电子产品 (如智能手机) 等无线充电设备确定技术标准，雷诺三星在 2012 年就将高通无线充电技术融入到雷诺旗下电动汽车研发中。与此同时，沃尔沃则在无线充电领域取得了进展，沃尔沃通过在 C30 电动版进行测试，采用无线充电技术的电动车充电时间可以缩短至最少 2.5 小时，较有线充电的时间大大缩减。沃尔沃电力推进系统副总裁 Lennart Stegland 表示，无线充电技术是一个传输能量的更舒适有效的方式。 注：本文转自 网通社
当可穿戴设备遇到「智能」汽车
布拉德利-伯尔曼（Bradley Berman）是美国科技媒体撰稿人，也是电动汽车和绿色交通领域的研究者。近日，他手腕上戴着一只与车载系统相连的 Pebble 智能手表，试驾了梅赛德斯-奔驰 CLA 250 一个星期，之后又短暂地把谷歌眼镜融入到驾车体验中。他戴着 Pebble 智能手表和谷歌眼镜，试驾了最新款梅赛德斯奔驰汽车一个星期。
专属圣诞夜的美丽 布达佩斯绝美闪光电车
为了庆祝圣诞节，布达佩斯交通公司采用 LED 灯来装饰有轨电车。这么一个庞然大物全身覆盖着 30000 盏蓝白色 LED 灯，在圣诞夜里穿梭带给人的是完全不一样的欢乐感受。