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电动车动力的严重打破

发布时间:2022-11-21 来源:开云体育登录网址_英超开云官网入口 1 次浏览

  日,一项“高能镍碳超级电容器产品”发布会在天津举行。该产品结合了镍氢电池能量密度和电容器功率密度优势,依照超级电容国家标准检测,循环寿数到达摄氏度,经天津市科委安排的专家判定,其技能到达世界先进、国内领先水平。此项作用将在电动轿车和储能电站建设中具有竞赛优势。

  研制该项意图领武士物、我国工程院院士周国泰标明,高能镍碳超级电容器的研制成功,是电动车电源的一个新打破,它将对电动车工业展开带来深刻影响。人们从2008年北京奥运会、2010年上海世博会上,都看到了电动轿车,但时至今日,国产电动轿车在我国仍是有些“水中望月”,问题就出在电动车的电源上。

  发布会后,笔者采访了周国泰。这位曾专心于我国军用、民用功用服装资料和兵士个别防护研讨范畴的闻名专家,现在怎样又搞起了电动轿车研讨呢?

  从兵士到大学生,再到走上总后军需配备研讨所的科研之路,几十年来,周国泰在防弹配备、特种防护服装和防寒保暖资料研讨等方面,取得多项作用。先后掌管研制防弹背心、防弹头盔,处理了防弹资料及防弹结构体复组成型、树脂基体组成等一系列关键技能,研讨作用居世界先进水平。他研制出的服装已配备军、警、法等部分,并出口美国等10余个国家。展开静电防护理论、特种防护服装研讨与技能开发,研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装,配备到全国各大油田,并广泛用于石化、冶金、林业等部分。掌管被服保暖资料、保暖机理和出产技能研讨,协作研制成功热熔粘结絮片和PTFE防风防水透湿层压织物,广泛用于训服、防寒服、南极调查服和运动服等。创立我国服装工效研讨中心和单兵防弹配备V50弹击实验室,系统展开了服装工效学研讨,完结了我国防弹配备测验点评与世界接轨。曾先后取得国家科技进步一等奖3项、二等奖3项,省部级科技进步奖多项作用奖赏。1999年,当选为我国工程院院士,并晋升为少将。

  “这些科研作用,你们千万别说是我一个人搞成的。咱们有一个研制团队,有和多个部委的关怀支撑,有天津市、张家港市、淄博市和一大批多学科、多范畴专家的协同协作立异,才开发出超级电容。”周国泰说。

  据周国泰介绍,高能镍碳超级电容器,首要在加大资料的比表面积上完结了打破。传统电容100年前就有了,电容是靠比表面积存储电荷,其长处是可无数次充放电,并且不发热。储电量的巨细由其内部比表面积巨细而决议。超级电容便是在研制出新资料的根底上,尽可能地扩展了比表面积,使储电量大幅添加。其次,超级电容在正负极的资料结构上获打破。电池的长处是储电量大,由电能转化成化学能,再转化成电能释放出来,其功率比传统电容高得多。超级电容在结构上完结了电池和传统电容的内并,电池和电容的长处兼备。

  锂离子电池,不是业界推祟的电源吗?周国泰说:“技能还不过关。”他将这种电池与超级电容做了比较。

  榜首、锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质,其本身有易燃、易爆性,杭州、上海曾产生过电动轿车自燃事情。超级电容充满电后用射钉枪打,使其短路,任何反响都没有,放在火上烧,不锈钢外壳都烧红了,电容也没爆破。而锂离子电池一旦产生短路,就会焚烧或爆破。

  第二、锂离子电池基本是300A电流充电,时间长,一次充电要6至8小时,运用不方便。超级电容可1500A乃至3000A充电,单块充满电只需几秒钟,上百块串联在一起充电,6分钟可达90%以上。

  第三、锂离子电池寿数短。充放电的标准是2000次,现在很少有能到达的,即便到达了,性价比也不实用。超级电容可大电流充电,瞬间大电流放电,作用抱负,充放电可达5万至50万次,而充放电的国家标准是5万次。在淄博的一次实验,公交车装上超级电容后,在高速路上以120公里时速行进,一次充电跑了210公里。

  1839年,苏格兰人罗伯特安德森造出了世界上榜首台“电动车”。不过它不非常成功,首要原因是,电池寿数太短,电力太小,只能移动一个非常轻的底盘。到了19世纪后期,长效电池诞生,促进了电动车的进一步展开。19世纪80年代,人们在伦敦的大街上能够常常见到电力驱动的出租车,不过行进间隔非常短,还有必要频频地在充电站里充电。

  前史进入到21世纪,跟着全球动力危机的不断加深,石油资源日趋干涸以及大气污染、全球气温变暖的损害加重,各国政府及轿车企业遍及认识到,节能减排是未来轿车技能展开的主攻方向,展开电动轿车成为处理这两个技能难点的最佳途径。电动轿车已成为世界各国的挑选和技能竞赛的一个焦点。

  一些专家从前估量,全球动力矿产资源仅够支撑不到100年;而我国的石油只能支撑国内耗费30年,煤炭最多能支撑100年。现在,在我国每年有85%的汽油和20%的柴油被轿车烧掉,轿车无疑成为动力耗费大户,动力严峻与轿车行业展开的联系非常亲近。假如我国的人均轿车拥有量追上美国,我国的道路上就会奔跑着6亿多辆小轿车,这一数字将超越世界其他国家轿车数量的总和,对动力的需求显而易见,我国必将成为全球榜首大油耗和石油进口国。

  从动力、环境的视点审视,展开新动力轿车,是我国的必然挑选。从技能的视点看,我国展开新动力轿车有本身的优势。

  据相关资料显现:我国尽管在传统轿车范畴落后于发达国家二三十年,但在电动轿车范畴,我国与国外的技能水平和工业化程度距离相对较小,并有机会在该范畴取得重要座位。这也为我国轿车工业技能完结跨过展开,供给了一次前史性的机会。更重要的是我国还有后发优势。现在,我国电动轿车的研制已具有必定的根底,一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动轿车样车。

  现代电动轿车一般可分为三类:纯电动轿车(PEV)、混合动力轿车(HEV)、燃料电池电动轿车(FCEV)。近年来,在混合动力轿车的根底上,又派生出一种外接充电式(Plug-In)混合动力轿车,简称PHEV。现在,在全世界,电动轿车都是各大轿车集团花费巨资研制的新式范畴。

  但是,限制电动轿车展开的瓶颈,便是电池。世界电动车协会主席陈清泉在2011我国长春世界轿车论坛上标明,当时我国电动轿车电池技能存在两个显着缺点。榜首个便是缺少深层次技能,比方电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等,在这些方面咱们研制还不行,没有能够树立数学模型把这些问题搞清楚。另一个是缺少点评系统。比方电池的安全性怎样,在高温、低温环境下能否正常作业,这些都没有一个好的点评系统。

  陈清泉以为,在我国这样一个人口稠密的国家,电动轿车市场潜力巨大,但与电动轿车发达国家比较,还有不小距离。所以咱们有必要追上发达国家电动轿车研制的脚步,从电源、集成电路、电源板块等方面进行仔细研制,齐心协力把电池工业做大做强。

  有资料标明,电动轿车对电池的要求很高,电池要具有高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功用,循环和运用寿数要长。铅酸电池尽管其比能量、比功率和能量密度都比较低,但是高性价比使其运用广泛,但是带来的是严峻的环境问题。镍镉电池和镍氢电池尽管功能好于铅酸电池,但其性价比不高,含重金属,用完后收回处理难,若遗弃会对环境构成严峻污染。

  现在,越来越多的研讨人员选用锂离子电池作为电动轿车的动力电池,但前面现已提到,这种电池的缺点也非常显着。

  “针对现在各种电池的缺点,咱们开发了超级电容器,并经过了天津市科委安排的作用判定。”周国泰说。

  有专家说,现在,简直所有的人都以为,电动轿车是未来的展开趋势。但种种迹象标明,电动轿车离咱们还比较悠远。电动自行车风行全国,每天提几公斤重的电池上下楼,在居民小区并不罕见。电动轿车怎样办?

  首要,能够说,任何电池都不环保。例如,假如现在全国有10万辆的电动轿车,到了10年后,就有10万多组作废电池,那是什么概念?一个5号电池能够污染1平方米的土地,10万个5号电池便是10万平方米,一个电动轿车的电池组相当于数十万个5号电池。有人提到时分必定会有收回的单位,但10万组能收回1万组就很不错了,除非国家到时分有强制措施。

  其次,便是充电问题。幻想一下自己小区停了10辆电动轿车,每个轿车插一根电线充电,这个还好,有条件的小区能够布线,能够有地下停车场,但是又有几个小区到时分还有地下停车位呢?露天的安全隐患很大,下雨怎样办,小区的小孩去摸插座和电线怎样办?

  周国泰对此标明,有各种质疑和忧虑均属正常,科技立异,正是在质疑中前行的。他说:“在展开电动轿车过程中,各种忧虑是能够了解的。电池的问题卡住了电动轿车的脖子,这也是现实。”还以锂离子电池为例,本钱7万元,充电2000次,按行进100公里充电1次算,20万公里就要替换电池。再看超级电容,价格不高于锂离子电池,按充电1次行进100公里算,可充电5万次,乃至可达10万次。超级电容收回后,对资料再激活处理后还能够运用。核算下来,综组本钱要低得多,这样,老大众也能用得起了。

  有关超级电容的出产,人们能够到淄博年产100万只的出产基地去看看。出产车间只要一个地漏,那是用来打扫卫生冲水用的,整个出产过程没有污染排放。还用忧虑环保问题吗?

  周国泰着重,超级电容的研制,是多方支撑、多范畴、多学科专家协同攻关的作用。

  原水兵后勤部技能配备研讨所研讨员陈同柱说,周院士是一位武士科学家,他创立了我国军事科研的新形式和新路子。作为领军专家,他坚持军民交融展开,安排军内外有关专家联合起来,充沛集成当地科研力气、技能作用,乃至将当地的资金组合起来,构成优势。这便是他的“小中心大联合”的科研立异形式。陈同柱标明,超级电容归于新动力项目,看起来是处理电动轿车动力问题,但最终是军民两用,在潜艇、航天,包含新式飞机、导弹上都可运用,处理了国防军事急需的新动力,花最少的钱,取得最大作用。

  回忆周国泰的科研进程,他倡议“大科研”的思路清晰可见。多年来,他打破研讨所的“巨大院墙”,广泛协作,先后有十几名院士和闻名专家给他当参谋,直接参与课题研讨。他把研讨室主任带到训练场、船上,便是为了去找科研课题。他说,你研讨的防寒服装,要自己穿上到寒区部队和兵士一块感触。比方,研讨出舰船食物,就到船上去,波动后看自己能不能吃。

  他说:“好梢公会用八面风。科研要兼容式展开、兼容式科研,广泛联合、协作,充沛发挥各方面的力气,发扬两弹一星精力!”正是这样,在“九五”期间,周国泰发明了一个缺乏百人的研讨所取得11项三军科研严重贡献奖的奇观。

  一次,周国泰向有关报告,讲超级电容在电动轿车上的运用,从起步、上坡、提速,提到充电速度怎么快等,讲得头头是道。这位领导说,我不听你讲,把车开来看看。

  所以,周国泰把车开来,领导坐了一圈,给予必定:好!并具体干预还有什么困难。这件事产生在2010年。

  在这样的氛围下,周国泰安排起立异团队。他注意到,有人在传统电池上做文章,力求技能新打破。传统电池,是电能变成化学能,再转变成电能。而传统电容,是做大比表面积,经过研制各种物质资料,用添加比表面积的办法,来进步电容的功能。比表面积最大的资料是活性碳。周国泰及其团队在传统电池和传统电容之间,挑选了一条科研的“中心道路”。

  科技立异,往往是在不经意间,又往往是在科研思路上制胜。有效果的科学家,首要是在科研思路和办法上异乎寻常,然后取得科学打破。周国泰便是这样的科学家。在近4年的时间里,他带领科研团队,日夜苦干,四处奔波。为此,4年间,周国泰两次病倒住院。

  这儿难以记叙周国泰和研制团队更多的立异故事。不过,在近4年的时间里,他和研制团队总算取得了新作用:高能镍碳超级电容在天津市科委安排的作用判定会上,取得很高的点评。

  采访周国泰院士,他不肯讲自己“过五关斩六将”的故事,而是不断地谈超级电容研制取得方方面面的大力支撑和研制中的大团队协同。他说,这是现实,没有步调一致、协同攻关,超级电容是搞不出来的。

  例如,做实验急需资金,张家港市委书记黄钦、市长徐美健得知后,当即决议:“资金一周内到位。”徐美健说:“这是国家的大事、民族的大事,即便失利了,咱们也乐意交这个膏火!”

  超级电容中试,也需求投入一笔资金,建中试出产线,淄博市委书记刘慧晏、市长周清利当即决议:“中试出产线万块,出资一周内到位。”周清利说:“完结零排放,还大众一片蓝天是咱们的职责,必定要干究竟。”不仅如此,市科技局局长周元军就住在厂里,中试出产线高质量、高标准,以最快的速度建成。

  超级电容要在轿车上做实验。那是一个冬季,北京出奇地冷。周元军带着轿车,大轿车上驮着小轿车,一路从淄博赶到北京,下了车双手冰凉,身体颤栗。几位穿作业服的随行人员,忙着装车、卸车。旁人不知道,这几位都是山东理工大学闻名的教授。

  超级电容做轿车发动机实验,涉及到天津军交实验室、天津无线所、汽研中心等多家单位、多位科研人员,我们一呼百诺。一项实验要求5天完结,天津军交学院院长犹如战场下指令:“5天完结,只能提早。”

  尤其是天津市委书记,在不到一年的时间里屡次举行会议协谐和评论此项目。分担工业的副市长王治平举行二十余次专门会议和谐政府有关部分。天津市有关企业联合攻关,科委领导屡次来实验室,具体指导项意图进程。他们心中装的是环境,装的是大众,装的是还我国一片湛蓝的天!

  周国泰说:“我不是轿车专业的,超级电容要用在轿车上,假如没有这样的大力支撑、协同攻关、杰出的协作,是底子不可能的!”又说起为研制超级电容,周国泰不到4年两次住院。有人不解:院士也当了,将军的衔也授了,功成名就了,何须再“拼命”呢?

  周国泰说:“节能减排,在哥本哈根会议上,有许诺:还老大众一片蓝天。作为科技作业者,我有一份职责!”