充换电技术突破不断补能赛道还在卷！

时间：2024-02-20 20:07:14     来源： wwwkaiyun.com

                                                                                            

  随着新能源汽车的普及与推广，“里程焦虑”成为行业内亟待解决的核心问题，也推动了补能赛道的持续创新。

  1月22日，美国康奈尔大学网站发布文章称，该校科学家研制出一款新型锂电池，可在5分钟内完成充电，比市场上其他同类电池的充电速度更快。而且这种电池在经过长时间多次充放电循环后，性能依然保持稳定。

  据悉，相关论文已发表在1月16日最新一期《焦耳》杂志上，引起行业内广泛关注。

  锂电池是电动汽车和智能手机最常用的供电方式之一。这种电池重量轻、性能可靠且更为节能，但其充满电往往需要数个小时，并且缺乏处理大电涌的能力。

  在此次研究中，研究团队确定了一种独特的铟阳极材料，它可与锂离子电池内的各种阴极材料有效配对。由此，他们制造出了一种能在5分钟快速完成充电且放电缓慢的电池。

  在这款锂电池的研发中，研究团队专注于电化学反应动力学，尤其是采用了一种被称为“达姆克勒准数”的化工概念。一般来说，达姆克勒准数较低，电池电极材料的固态传输速率较高。研究人员由此确定，铟是一种极具潜力的快速充电材料。据了解，作为软金属，铟大多数都用在制造触摸屏显示器和太阳能电池板的氧化铟锡涂层，也被用作低温焊料中铅的替代品。

  这项新研究表明，铟作为电池阳极有两个关键特性：迁移能垒极低，这决定了离子在固态中的扩散速度；交换电流密度适中，这与离子在阳极中的还原速度有关。这两种特性的结合对于快充和长时间储存电能至关重要。

  该创新的重点是，让电池阳极的金属离子自由移动，直到找到比较合适的配置才参与电荷存储反应，最后在每个充电周期中，电极都能处于稳定的状态，从而使电池能够在数千次循环中稳定完成充放电周期。

  研究团队透露，将这项技术与道路上的无线感应充电相结合，可以缩小电池的体积与成本，从而使电动交通工具成为更可行的选择。不过，重量过大的铟并不是最优解，后续仍需要借助AI工具，发掘更好的电池阳极。

  2023年以来，锂电池研究方面也进展不断。2023年11月16日，在第25届中国国际高新技术成果交易会上，中国科学院深圳先进技术研究院披露了最新研发的新型锂离子电池。据了解，研究团队历时10年研发，现已量产出国内首款宽温域、低成本、长寿命的电芯产品——新型铝基锂离子电池，其最低工作时候的温度可达零下70摄氏度，最高工作时候的温度可达零上80摄氏度。

  公开资料显示，传统锂电池的充电工作时候的温度在0-45摄氏度，放电工作时候的温度在零下20摄氏度到零上60摄氏度。遇到低温度的环境，传统锂电池会出现容量衰减、循环寿命减少、充电困难等众多问题。而我国地域广阔，气温变化大，这使得传统锂电池的应用限制范围倍受限制。

  2023年12月，中国科学院化学研究所公布消息称，中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室郭玉国课题组提出了选择性溶解策略，经过控制电解液中的溶剂供体数（DN），实现了对SEI中的低分子量的聚合物和有机锂盐组分的选择性溶解，保留了有较高弹性形变能的氟化锂和聚碳酸酯组分，构筑了拥有非常良好弹性性能的高韧性的SEI。

  根据电化学测试结果，这一策略有效提升了纯微米硅负极的循环稳定性。该团队通过系统研究具有不一样DN值溶剂的电解液中的选择性溶解效应，归纳总结了电解液溶剂DN值与SEI组分之间的构效原理。这一成果将为未来适用于高容量和大体积变化电极材料的电解液开发提供重要指导。

  除了在“充电”上下功夫，“换电”补能也逐渐走进市场。相较于传统充电模式，换电模式的核心在于通过更换电池来实现快速能量补给，能够解决新能源汽车充电时间长、充电桩资源不足等问题，其优点是补能效率更加高、辅助电网错峰配电、便于电池闭环管理等。

  作为补能产业高水平质量的发展中的重要一环，换电模式得到了政策、资本等各方支持。2023年7月，国家发改委等部门印发《关于促进汽车消费的若干措施》的通知，提及加快高速公路基础设施布局、引导用户广泛参与智能有序充电和车网互动，以及加快换电模式推广应用和换电基础设施有关标准制定。

  2023年12月，工信部在全国工业和信息化工作会议上精确指出，2024年要支持新能源汽车换电模式发展，抓好公共领域车辆全面电动化先行区试点。

  2024年1月4日，国家发改委、国家能源局、工信部等部委联合发布《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施建议》，推动新能源汽车反向给电网送电，积极提升充换电设施互动水平。

  在政策引导与鼓励下，企业已在“换电”补能赛道上展开深切合作。2024年1月3日，蔚来与隆基绿能联合宣布签署战略合作协议，将紧密合作并一同推动充换电站使用光伏发电绿色清洁能源，打造行业领先的光储充换一体站。

  此外，国资也加速入局“换电”版图。1月11日，安徽省能源集团有限公司、安徽省交通控股集团有限公司和蔚来在合肥签署《关于共同推进开放共享的储充换体系建设的战略合作协议》，并牵头成立中安能源（安徽）有限公司，共同支持其建设1000座储充换一体式换电站。

  目前，换电模式已进入快速发展阶段。中国充电联盟多个方面数据显示，截至2023年12月，中国充电联盟内成员单位总计上报换电站3567座。而据弗若斯特沙利文预测，到2026年我国换电站的数量预计将激增至近7万座，这预示着新能源换电市场仍存在巨大的增量空间。

  值得注意的是，换电模式的普及还有不少问题是需要克服。换电站作为核心设施，其建设与普及需要大量的投资和充足的土地资源，规模和布局也需要与当地用户相匹配，仍然需要企业与政府共同合作搭建布局。

  同时，当前电池模组标准并不统一，各品牌企业的电池标准规格各不相同，甚至同品牌不同车型的电池规格也存在很大差别，这对于换电模式的普及是很大的阻碍。