摘要:鋰電池雖然在航空器電動化方面有諸多優(yōu)勢,但是也面臨不少障礙,,比如能量密度,、電性能、安全性以及成本,,這些都需要全行業(yè)一起不斷優(yōu)化和改進,。 汽車電動化之后,航空電動化又將給鋰電行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇,。 近日,,天津力神對外透露,公司已經(jīng)形成面向電動航空領域的動力電池系統(tǒng)解決方案,,并積極尋求與相關電動航空公司合作將項目落地,。 航空電動化來襲 2016年國際民用航空組織就減少國際航班溫室氣體排放達成協(xié)議,提出2050年的溫室氣體排放減至2005年一半的目標,。 隨著經(jīng)濟水平的提高,,越來越多的中短途旅客選擇飛機出行,。中國民航總局的數(shù)據(jù),2005年飛機出行的旅客達到近1.35億人次,;2020年60%中短途旅客將選擇飛機出行,中國居民年均乘機次數(shù)或?qū)⒃鲩L到0.5次,。要想達成目標,,只能寄希望于新的技術,而電動化是最好的解決方案,。 2017年6月,,國家科技部和交通運輸部聯(lián)合發(fā)布的《“十三五”交通領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中提出,要重點研究新能源電動飛機電推進系統(tǒng)技術,,推動新能源飛機發(fā)展,。 顛覆了汽車、啟動火星移民計劃的特斯拉CEO馬斯克在接受采訪時也表示,,要讓今后人類的所有交通工具包括飛機,、輪船都從舊能源轉向全電動化。他很早就想成立一家電動飛機公司,,認為乘坐一架電動超音速直升飛機是一件炫酷無比的事情,。 馬斯克目前只停留在想的階段,但是奧迪,、吉利,、優(yōu)步、勞斯萊斯已經(jīng)開始行動了,。 當?shù)貢r間11月27日,,奧迪、空客(Airbus)公司和意大利設計公司Italdesign首次聯(lián)合展出了兼具飛行,、自動駕駛電動車與載客功能的創(chuàng)新交通解決方案:概念飛行出租車Pop.Up Next,。 11月13日,浙江吉利控股集團有限公司與美國太力公司達成最終協(xié)議,,收購太力公司的全部業(yè)務和資產(chǎn),。美國太力是全球首家、美國最大的飛行汽車公司,,由麻省理工幾個學霸創(chuàng)立,,擁有多項世界科研成果,并拿到了美國唯一一張飛行汽車上路許可證,。 11月9日,,優(yōu)步已與美國宇航局簽署協(xié)議,將在2020年前研發(fā)出一款飛行出租車,。 外媒9月曾報道,,研制電動“飛行出租車”的德國初創(chuàng)公司Lillium表示已完成新一輪9000萬美元的融資,,牽頭公司是騰訊。 7月,,生產(chǎn)高級汽車的英國企業(yè)阿斯頓·馬丁和勞斯萊斯公司各自發(fā)布了小型垂直升降電動飛機的構想,,其中電動化是其最大的亮點。 日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA)7月9日也宣布設立“飛機電動化聯(lián)盟”,,16家相關企業(yè)及機構加入其中,,聚力研發(fā)更為環(huán)保的電動飛機。初步考慮從小型電動飛機研發(fā)入手,,在2040年間制造出可搭載100至150名乘客的電動客機,。 日本有一個叫“CARTIVATOR”的團體,由年輕的技術人員組成,,他們的第一目標就是:在2020年東京奧運會上用“飛行汽車”點燃圣火,。2018年8月30日,這個團體成立一家名叫“株式會社SkyDrive”的公司,,并得到了豐田汽車,、豐田合成、日野汽車,、大發(fā)汽車等日本大型企業(yè)的支持,。2018年它們已經(jīng)完成了“無人”飛行器,預計2019年將完成載人飛行汽車相關實驗,,2023年實現(xiàn)日本銷售,,2027年在發(fā)達國家開展業(yè)務,2030年在新興國家實現(xiàn)量產(chǎn),。目前,,松下已經(jīng)明確表示將提供最先進的電池技術和自動駕駛方面的經(jīng)驗。 電動航空器動力電池的新要求 目前,,電動航空器的動力源主要包括鋰離子電池,、太陽能電池、氫燃料電池以及超級電容器等幾個大類,,鋰離子電池具有能量密度高,、安全性高、循環(huán)壽命長,、充放電倍率高,、工作溫度范圍寬、環(huán)境污染小等諸多有點,,較其他電池更有優(yōu)勢,,有望在電動航空領域得到廣泛應用。 但是,,電動航天器對電池的技術要求非常高,。比如,,電池要滿足電動航天器在各種工況條件下安全飛行,包括高溫,、高濕,、高海拔等特殊應用場景;電池應達到輕量化的要求,;電池能實現(xiàn)快速充電,、換電。 此外,,隨著多元復合材料的不斷涌現(xiàn),系統(tǒng)的集成度,、一體化程度也將不斷提升,,必將帶動整個系統(tǒng)結構設計不斷升級。提升空間利用率前提下兼顧系統(tǒng)重量與體積比能量密度的集成設計是最終的要求,。 電動航空器實際開發(fā)需要驗證的內(nèi)容: 天津力神電池系統(tǒng)解決方案,,采用鋁型材框架結構,在保證產(chǎn)品結構強度的同時,,降低電池模塊重量,,提升系統(tǒng)比能量;激光焊接工藝,,減少緊固件數(shù)量,,提升連接可靠性;電池模塊單元間引入散熱,、隔熱設計,,有效提升系統(tǒng)熱管理及熱安全性能;柔性集成化采樣電路設計,,減少元器件數(shù)量,,提升信號采樣的可靠性;電池管理控制系統(tǒng)(BMS)按照ISO26262功能安全標準設計,,保證系統(tǒng)在各種應用工況下的安全性,。 天津力神動力電池系統(tǒng)工程技術研究院院長羅志民介紹,力神的能量型鋰電池能量密度可達280Wh/kg,,功率型鋰離子電池能量密度可達 225Wh/Kg,;采用高鎳正極材料、硅碳復合負極材料,,產(chǎn)品具備良好的循環(huán)性能,、高溫性能和充放電性能;同時,,采用多尺度熱阻絕技術,,有效防止熱失控,,提高了各種工況下的安全性;高導電聚并苯包裹技術,,提升了產(chǎn)品的倍率性能,。 鋰電池雖然在航空器電動化方面有諸多優(yōu)勢,但是也面臨不少障礙,,比如能量密度,、電性能、安全性以及成本,,這些都需要全行業(yè)一起不斷優(yōu)化和改進,。
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