Nanoflowcell公司的QUANT E型液流電池汽車在2014年3月份第一次公開報(bào)道時(shí)，我們課題組注意到了此事，并根據(jù)當(dāng)時(shí)有限公開的數(shù)據(jù)做了初步計(jì)算和分析。今年日內(nèi)瓦車展是他們公司的第二次參展，推出了新款QUANT F型概念電動車。下面以QUANT F型電動車數(shù)據(jù)對電池性能和電池類型進(jìn)行估算分析，并得出結(jié)論。

 

 

　　“QUANT F系列車型采用的是一種新型液流電池，同時(shí)配備有超級電容器（具體參數(shù)沒有公開）。汽車底部分別安裝了兩個(gè)250升的容器，為電機(jī)提供動力，續(xù)航里程達(dá)到800km之上。”這是Nanoflowcell公司公開的報(bào)道，我們以這兩個(gè)數(shù)據(jù)估算電池能量密度和類型。其他數(shù)據(jù)屬于媒體的猜測報(bào)道，暫不予采用。

 

 

　?。?） 如果Nanoflowcell公司上述兩個(gè)公開數(shù)據(jù)屬實(shí)，那么這是一款采用鋰液流電池的概念電動車。

 

　?。?） 經(jīng)估算，電池系統(tǒng)（請注意，不是電解液，是整個(gè)電池系統(tǒng)，包括電解液，容器管路和反應(yīng)器）的能量密度為112 Wh/kg，和目前鋰電池系統(tǒng)的能量密度相當(dāng)，而不是媒體報(bào)道的600Wh/kg。

 

　?。?） 盡管Nanoflowcell公司的有關(guān)報(bào)道是為了商業(yè)宣傳，但也說明鋰液流電池得到了超前關(guān)注。目前鋰液流電池的能量密度不高，但預(yù)計(jì)未來的電池能量密度可以達(dá)到200Wh/kg以上。

 

　?。?） 我們沒有檢索到任何與Nanoflowcell公司相關(guān)的電池專利；在鋰液流電池技術(shù)方向，世界上主要申請專利的是麻省理工和中科院電工所。世界上第一篇鋰液流電池專利由麻省理工在2009年申請，在中國復(fù)審時(shí)已經(jīng)被拒兩次，2015年2月麻省理工再次申請延期復(fù)審，但被授權(quán)可能性很小，因?yàn)樵搶＠麤]有把握好鋰液流電池的本質(zhì)技術(shù)特征，存在重大缺陷；電工所已申請相關(guān)專利20項(xiàng)，目前已獲授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng)，基本覆蓋了鋰液流電池技術(shù)的主要關(guān)鍵點(diǎn)，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)開發(fā)路線。

 

 

　　（1） 我們知道，電動轎車的百公里能耗一般為14-20度電（KWh），我們以百公里能耗18 KWh計(jì)算。該車的報(bào)道續(xù)航里程達(dá)到800公里，因此估算該車的滿充電能約為 8×18= 144度電（KWh）。為了滿足大功率短時(shí)輸出，該車還同時(shí)配備有超級電容器（具體容量沒有給出），因此我們保守估計(jì)液流電池電量約為140度電，超級電容約為4度電。

 

　?。?） 汽車底部分別安裝了兩個(gè)250升的容器（一正一負(fù)），為電機(jī)提供動力。另外，電池反應(yīng)器內(nèi)部也有反應(yīng)空間容留電極溶液，與容器溶液大致的體積比值一般為1:5，亦即電池系統(tǒng)應(yīng)該包括300升左右的正極溶液和300升左右的負(fù)極溶液。因此，可以計(jì)算單電極溶液的體積能量密度為140 KWh / 300 L = 467 Wh/L （該能量密度值經(jīng)常被媒體誤報(bào)道為液流電池系統(tǒng)的能量密度）。因?yàn)殡姵乇仨氄?fù)極溶液匹配工作，因此電極溶液的綜合體積能量密度為 467 / 2 = 233 Wh/L (或者為 140 KWh / 600 L = 233 Wh/L )。電極溶液的密度比水大，大致是水的1.4~1.8倍（含能物質(zhì)越多，密度越大），取中間值1.6倍，估算電極溶液的綜合質(zhì)量能量密度為： 233 / 1.6 = 146 Wh/kg。對于液流電池來說，這個(gè)值很重要，因?yàn)樗菍?yīng)電極溶液的液流電池系統(tǒng)的極限能量密度值。上述計(jì)算過程并沒有包括系統(tǒng)容器、驅(qū)動泵和反應(yīng)器的質(zhì)量（稱之為管路質(zhì)量）。如果按照管路質(zhì)量：溶液質(zhì)量=1:4的質(zhì)量比計(jì)算，則該電池系統(tǒng)的實(shí)際能量密度可能為：146 / 1.25 = 112 Wh/kg。這個(gè)值和目前的鋰電池系統(tǒng)能量密度值大致相當(dāng)。

 

　?。?） 目前，除了鋰液流電池有可能達(dá)到上述能量密度值，其他任何液流電池的能量密度還是遠(yuǎn)低于該估算值（全釩液流電池約為20~40 Wh/kg），因此我們認(rèn)為，如果Nanoflowcell公司上述兩個(gè)公開數(shù)據(jù)屬實(shí)（各有250升容器，續(xù)航里程800公里），那么這是一款采用鋰液流電池的概念電動車，電池系統(tǒng)能量密度約為112 Wh/kg。

 

　　（4） 既然是概念電動車，而不是商業(yè)電動車（特斯拉是商業(yè)車），因此必然還存在一些技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問題沒有解決，需要繼續(xù)改進(jìn)。我們也需要抓緊開展相關(guān)研發(fā)工作。

 

　　QUANT系列車型采用的是一種新型液態(tài)電解質(zhì)電池，這種電池采用鹽水作為存儲能量的介質(zhì)。鹽水會通過兩個(gè)水箱之間的隔膜形成電荷，電力被儲存和分配給超級電容器。它的能量密度比鋰電池大5倍。

 

　　列支敦士登公司nanoFlowcell于2014年的日內(nèi)瓦車展推出了QUANT e-Sportlimousine車型，而在2015年的日內(nèi)瓦車展上，其將推出該車的升級版本QUANT F。新車采用了碳纖維單體殼式車身，其全新的大燈技術(shù)QUANTeYES能夠在80km/h時(shí)自動開啟（QUANT F的大燈是背光的水晶燈，在接通大燈電源時(shí)能投射出代表QUANT的‘Q’標(biāo)識，QUANT F的前燈看起來就像是有瞳孔的眼睛，“QUANT的眼睛”--這樣就有了QUANTeYES這個(gè)名字）

 

 

　　科技日報(bào)2014年3月17日報(bào)道，來自歐洲列支敦斯登的nanoFLOWCELL公司在本屆日內(nèi)瓦車展上發(fā)布了QUANTe-Sportslimousine原型車，它是一款采用液流電池技術(shù)的電動汽車。據(jù)悉，液流電池動力系統(tǒng)能夠支持該車行駛400-600公里。

 

　　該車電池系統(tǒng)額定電壓600V，額定電流50A，輸出功率30kW，能量密度為600Wh/kg。nanoFLOWCELL公司還表示該電池能夠經(jīng)受1萬次充放電循環(huán)后不產(chǎn)生明顯的記憶效應(yīng)。

 

　　QUANTe-Sportslimousine原型車上搭載了體積為200L的電解液槽，儲能容量120 kWh（儲能密度600Wh/L），該車在低負(fù)載條件下，百公里能耗為20kWh。公司表示，今后有望將電解槽的體積寬展到800L。

 

　　動力方面。QUANTe-Sportslimousine原型車內(nèi)配置了4臺持續(xù)功率為120kW（綜合功率480kW，轉(zhuǎn)換成馬力是653馬力）、峰值功率為170kW的電機(jī)，可通過扭矩分配實(shí)現(xiàn)四驅(qū)駕駛，也能作為車內(nèi)兩個(gè)超級電容器的備用能量儲蓄裝置。每個(gè)車輪單獨(dú)峰值扭矩可達(dá)2900 N?m，百公里加速時(shí)僅需2.8 s。

 

　　關(guān)于QUANT e-Sportlimousine的動力系統(tǒng)很難解釋清楚，不過公司透露，流動池將電氣化學(xué)蓄電池和普通的燃料電池進(jìn)行了整合，流動的電解液在兩個(gè)電箱中循環(huán)。

 

 

　　2015年3月3日，在的日內(nèi)瓦車展上列支敦士登公司nanoFlowcell旗下的QUANT F車型亮相。QUANTF是一款采用液流電池技術(shù)的電動汽車。動力方面，QUANT F系列車型采用的是一種新型液態(tài)電解質(zhì)電池。汽車底部分別安裝了兩個(gè)250升的容器，總?cè)萘窟_(dá)到500升，為電機(jī)提供動力。新QUANT e-Sportlimousine通過四個(gè)電動機(jī)實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動，其最大功率1090馬力(801.69 kW)，最高額定電壓達(dá)到735V，極速達(dá)到300km/h之上，續(xù)航里程達(dá)到800km之上，傳動系統(tǒng)配備2擋自動變速箱。此前QUANT e-Sportlimousine的緩沖系統(tǒng)能夠持續(xù)提供50安培的電流，而在QUANT F上，這種緩沖系統(tǒng)在必要時(shí)能短時(shí)供應(yīng)2000安培以上的電流。

 

　　該液流電池系統(tǒng)的優(yōu)勢之一在于其采用體積較大的電池倉，也就意味著有著更高的能量密度。600V額定電壓和50A額定電流下，該系統(tǒng)能不斷輸出30千瓦的最大功率。液流電池將電化學(xué)蓄電池以及燃料電池的各個(gè)方面相結(jié)合，相比為當(dāng)今電動汽車提供動力的鋰離子電池技術(shù)而言，其性能高出4倍。希望量產(chǎn)版本早日與我們見面。

 

 

　　2015年日內(nèi)瓦國際車展上，來自列支敦士登的nanoFlowcell公司向大家展示他們的全新概念車型：QUANTiNO。QUANTiNO是一款利用液流電池技術(shù)開發(fā)的電動跑車，最高時(shí)速可達(dá)200公里/小時(shí)，續(xù)航里程約為1000公里。它的額定電壓為48V，可輸出最大輸出功率105kW。（這個(gè)車型和上邊車型電池系統(tǒng)串并聯(lián)方式可能有變，這個(gè)車的額定電壓只有48V，上邊兩個(gè)車型均為600V）