大幅度提升动力电池的比能量并使之成本降低,是当前电动汽车发展需要解决的重要问题。

大幅度提升动力电池的比能量并使之成本降低,是当前电动汽车发展需要解决的重要问题。采用“多孔态”聚合物锂离子动力电池不仅具有高倍率性,宽广的高低温工作范围,以及出色的寿命和高安全性,将成为电动汽车的动力首选。

——专访山东威高东生新能源科技有限公司总经理王庆生博士

电动汽车动力电池发展趋势:高比能量,低成本

6月底在德国柏林举办的“Electric Mobility Going Global”国际会议上,来自全球的逾900位科学、政界、产业界人士参与了这一电动汽车未来发展趋势盛会。根据德国的计划,2020年将实现100万辆电动车在道路上行驶的目标。为实现这一目标,德国将在2015年之前投入7亿欧元作为电动汽车研发和示范项目补贴。

行驶距离受限,价格高昂,安全性能需提升,管理系统需完善以及充电配套设施需健全,是当前电动汽车发展面临的主要问题。与会者认为,若要民众普遍接受电动汽车,首先必须使电池变得功率更高且价格更便宜。山东威高东生新能源科技有限公司(下文简称:威高东生)总经理王庆生博士在接受中国电池网-中国电池杂志采访时亦持此观点。

威高东生专业从事“多孔态”聚合物锂离子动力电池的研发、生产和销售。2012年6月,威高东生PLiB-TSE25Ah PLiB-TSE50Ah动力锂电池组、PLiB-TSE60Ah动力锂电池组通过北方汽车质量监督检验鉴定试验所车用动力锂离子电池组强制性检测,公司因此成为中国首家三元聚合物成组锂电池通过201所认证的锂电企业。

电池成本过高是造成目前电动汽车价格高昂的主要因素,同时电动汽车的行驶里程也受制于电池的能量密度。“国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》指出,重点开展高比能动力电池新材料,2015年实现动力电池模块比能量达到150瓦时/公斤以上,成本降至2元/瓦时以下,循环使用寿命稳定达到2000次或10年以上;到2020年,动力电池模块比能量达到300瓦时/公斤以上,成本降至1.5元/瓦时以下。”王庆生理告诉中国电池网-中国电池杂志,“要大幅度提升动力电池的比能量以及显著降低成本,目前市场上的锂电池材料难以实现国家制定的目标,必须有新的材料出现。威高东生已经开始布局聚合物锂离子动力电池上游材料领域,旨在研发新的合成材料,以期提升动力电池的比能量且使之成本降低。”

出色的材料及工艺技术造就先进的“多孔态” 聚合物锂动力电池

据介绍,威高东生总投资30亿元人民币的三期项目已于2012年11月正式开工建设,占地面积逾500亩。“三期项目计划2015年全面启动,将建成正极材料、电解液、电子电控、充电设备等产业公司,届时威高东生将形成聚合物锂离子动力电池为主,上游材料和下游产品为辅的产业链。”

“材料的发展推动电池的发展,电池的竞争可以说是材料的竞争。”王庆生表示,目前国内生产动力电池的企业数量很多,但是“真正把动力电池做好的企业并不多,低温性、高倍率性、安全性电池未来将占据很大的市场份额。威高东生的聚合物锂离子电池能够在-30℃~70℃的温度范围内工作,能量密度高达140~170wh/kg,是国内为数不多的企业之一。”

据了解,威高东生与俄罗斯国立远东理工大学、圣彼得堡国立技术大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、湖南大学等5所高校合作建立了研究中心,并在彼得堡国立技术大学门捷列夫实验室建立了功能材料国际研究中心,目的是依托上述科研院所的技术研发平台,充分发挥各自的人才和学科优势,开展功能材料方面的科研合作和技术交流,攻克新材料技术难题。

动力电池的性能除了取决于材料之外,还与其体系、结构、工艺有着莫大的关系。

威高东生是国内首家采用有机无机复合膜技术,获得多项专利,隔膜技术登录为国家科技成果。其隔膜为三维多孔材料复合膜区别于日美的结构复合膜,是国际首家采用此技术制备三元动力聚合物锂离子电池企业,其膜特点热蠕变小,交换通道多,比表面积大,安全稳定性高,结合“多孔电极”叠片技术,即隔膜为三维多孔结构,电极本身也是多孔结构,因此电极反应的真实比表面积要高于传统液态体系锂离子电池8-10倍。离子的导电通道多且迁移路程较短,因而加快了离子交换速度,电池工作时可以放出大的电流产热低。此外,高绕度高曲度多孔结构比表面积大吸液率保液率高,离子快速交换化学摩擦产热低,极化产热小。电池工作产热小。

威高东生采用外嵌网状集流体技术及表面预处理技术,电流分布均匀,散热好,控制膨胀不脱粉,接触电阻小,循环寿命长,通过单元片的叠加形成电堆,容量设计空间大。采用相分离技术,无游离态电解质存在,使电池的安全性能大幅度提升。这种叠片工艺的优点是,采用网状集流体,可瞬间分散大电流,分散高热量。可塑性强,形状不受限制,可做成三角形,圆形等任意形状,最薄可达0.5mm。

在采访中,笔者特别提到之前发生的几起电动汽车碰撞起火事故。王庆生表示,事故发生之后对行业产生了很大的冲击波,国家随之提升了动力电池的安全指标。但是更需要完善整体系统的健壮性,电池-电控-BMS管理-充电机技术-客户使用 整个链条要链接要系统化,每个环节都有可能造成安全隐患。威高东生拥有全系统解决方案,从材料到电池,从均衡、BMS到充电管理,到客户使用及一站式服务是国内少有的。并且是2012年首家三元聚合物锂电池组通过201所认证企业,其产品结构和设计均具有较高的安全性,且通过了UL、CE、Rohs、TUV、SGS、UN38.3 TS16949等安标认证。

据介绍,威高东生的锂离子动力电池组均装配了自主研发的BBMS系统,采用主动均衡,软硬件两套保护,为电池使用提供了更为稳定更为可靠的技术保障。

王庆生介绍,威高东生与国内外众多知名的整车制造企业有着密切的合作,其聚合物锂离子动力电池已经成功应用于纯电动大巴和电动小型车辆,并服务于“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广应用工程。经过近2年的实际运行,车辆至今良好,应用效果深受整车厂好评。威高东生技术完全自主知识产权,产品同时广泛应用于国家军工、航天,在国内外得到广泛应用。

企业做一流产品  配合政府及行业组织促进电动汽车市场发展

与2010年和2011年相比,最近两年国内电动汽车相关的项目(含动力电池、电池材料)新建开工数量显著减少。同时,有观点认为,“电动汽车将是下一个新能源泡沫”。对此,王庆生分别从政府监管、产业联盟和企业的角度表达了自己的看法。

首先,从政府监管层面来讲,王庆生认为,国家导向应更为具体更加严谨,他表示,前几年各地方电动汽车相关项目上马“是一股脑的盲目跟风,不管基础怎样,技术如何,市场在那,风险评估全然没有不切合实际上项目。政府监管缺乏理性的引导和管理,对一些不具备基础条件的项目,政府在批准时应该严格把关,要综合考虑资源的利用,就项目的团队、资金支撑,以及产品市场导向。都要分析,对电动汽车相关产品设置准入制度,提高准入门槛,引导行业健康有序发展。”对行业对产业负责。

其次,产业联盟要提供技术对接平台,行业协会要完善相关的行业标准。发挥联盟协会作用,加大宣传力度,做好信息平台,提供好建议好思路服务于企业。

第三,企业要做好技术沉淀和储备,提升产品的质量,使之不断完善。注重团队建设,电池不是一个人也不是一个学科的事,提升产品技术国内外市场的竞争力。

王庆生指出,在电动汽车相关技术研发方面,国内是多以高校人员为技术主导,产品工程化缺乏实际经验,产品与市场需求存在距离。与国外企业相比,本土企业在电动汽车“三大电三小电”方面并没有明显的优势。“国内企业应该沉下心来,研究自身的产品特色和技术优势,拿出一流的产品适应市场需求。”

王庆生对中国电池网-中国电池杂志表示,商业行为推动市场发展。电动汽车若要真正市场化,配套服务和设施必须进一步完善。需要整个行业的合作。

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[责任编辑:赵卓然]

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