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电池动力这项技术的发展给电池行业带来了机遇和挑战

2019-05-08   点击量:403

人类科技发展到今天,我们显然已经可以生活在前几代人梦寐以求的科幻世界。例如,机器人可以帮忙我们清洁房子,人们的生活被数字化存储在我们的手掌中,汽车正在变得电动化和自主化。因此,对于这些技术奇迹来说,电池动力是不可或缺的,而且这项技术的发展给电池行业带来了机遇和挑战。


著名的科幻作家艾萨克·阿西莫夫(IsaacAsimov)创造了一个世界,在这个世界里,有着"正电子大脑"的汽车作为主要交通工具统治着道路。如今,随着汽车制造商对自动驾驶汽车技术的大量投资,自动驾驶汽车开始上路,很明显阿西莫夫的科幻世界终究会变成现实。


与阿西莫夫所设想的反乌托邦世界不同,今天的世界却变得非常便捷。事实上,科技进步的许多领域都是围绕着使人类生活的尽可能方便而建立的。电池技术是这些技术的基础,因为电池的便携性和功效使其成为迄今为止最方便的现代电源。


然而,在2019年,我们开始看到便利时代给电池制造商带来了一些挑战,当然,同时也提供了许多市场机会,其中最为主要的是以对机器人不断增长的需求为主线。


国际机器人联合会(IFR)预测,在2018年至2021年间,全球将安装近210万个新的工业机器人。除此之外,IFR估计,从物流系统到外科机器人,大约165000个新的服务机器人将在2019年进入市场,同比增长将超过32%。


在工业环境中常见的固定机器人中,电池在确保工人安全方面起着不可或缺的作用。随着机器人技术的发展,已经可以看到越来越多的工业机器人可以在开放空间作业,而这些开放空间以前是被封闭起来,控制机器人操作的,现代化系统已经可以实现机器人与工人协作完成各类工作。此时电池确保了在电源故障的情况下,机器人可以安全断电,而不是突然停止和丢失校准数据。


当然,只有采用有效可靠的电池技术,这才顺利实现这些功能。例如,某些公司为机器人开发了锂-铁-磷酸盐(LifePO4)系列密封铅酸替代电池,以耐用、可靠的形式提供较长的使用寿命。这种电池是更大的机器人系统的理想之选,该行业不断增长的需求影响了电池的发展,另外一种镍钴锰为主的多元材料也被用来生产这种电池,虽然其价格上不具有竞争优势,但其高容量长周期确实很大的优点。


对于其他行业的机器人,应用程序往往需要便携性和独立于主电源。例如,如果仓库中的自动导向车辆(AGV)被连接到插头插座的电缆捆绑,那么必将会降低这种自动化系统的效率与功能。因此,这些系统需要可充电、紧凑且具有高能量密度的二次电池来提供动力。


近年来,各行业对机器人的需求不断攀升,并且在某些工业企业增速也在逐步加快。正如苏黎世理工大学计算机科学系助理教授StelianCoros在最近一篇为世界经济论坛撰写的文章中所说,"人类比想象中更接近机器人变得无处不在"。


虽然不断增长的机器人市场为电池技术的创新和增长提供了充足的机会,但电动汽车(EV)和自动驾驶汽车的兴起给电池供应链确带来了巨大压力。


任何电池系统的核心都是电池技术本身,因此电池系统制造商依赖电池制造商为其提供功能可靠的组件。因此,电动汽车制造商为了汽车的电力,需要为电动汽车安装锂离子电池组。这些电池组每个电池包含数百个18650个单体电池,而定制的专业电池只包含少数。


由于电动汽车和自动驾驶汽车市场的利润更高,大多数电池都是为了满足这些高利润的市场,这给其他需要相同电池的电池制造商带来了压力。结果出现了,其他相关行业和项目上已经很难及时获得最好的电池,除非设计工程师与电池制造商合作,可以与电池制造商密切合作,加快其他领域的进程。


这种困境决不是电动汽车制造商或电池供应商的过错,而是整个电池短缺的结果。电池的产量需要增加以跟上不断增长的需求。这无疑是2019年电池技术面临的最大挑战,这是一个苦乐参半、蓬勃发展的机遇。


当阿西莫夫设想一个充满有知觉的自动驾驶汽车的世界时,他可能从未想到影响社会的第一大挑战之一是生产这些汽车。但也许我们没必要过于担心,毕竟未来的机会是令人兴奋的,与值得信赖的电池制造商合作的设计工程师可以继续创新和开发产品。唯一的困难应该是想象力。


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钜大特种电池工程研究院

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