電動汽車動力電池發(fā)展趨勢：高比能量，低成本

    本月底在德國柏林舉辦的“Electric Mobility Going Global”國際會議上，來自全球的逾900位科學、政界、產業(yè)界人士參與了這一電動汽車未來發(fā)展趨勢盛會。根據德國的計劃，2020年將實現(xiàn)100萬輛電動車在道路上行駛的目標。為實現(xiàn)這一目標，德國將在2015年之前投入7億歐元作為電動汽車研發(fā)和示范項目補貼。

    行駛距離受限，價格高昂，安全性能需提升，管理系統(tǒng)需完善以及充電配套設施需健全，是當前電動汽車發(fā)展面臨的主要問題。與會者認為，若要民眾普遍接受電動汽車，首先必須使電池變得功率更高且價格更便宜。山東威高東生新能源科技有限公司（下文簡稱：威高東生）總經理王慶生博士在接受記者采訪時亦持此觀點。

山東威高東生新能源科技有限公司總經理王慶生博士

    威高東生專業(yè)從事“多孔態(tài)”聚合物鋰離子動力電池的研發(fā)、生產和銷售。2012年6月，威高東生PLiB-TSE25Ah PLiB-TSE50Ah動力鋰電池組、PLiB-TSE60Ah動力鋰電池組通過北方汽車質量監(jiān)督檢驗鑒定試驗所車用動力鋰離子電池組強制性檢測，公司因此成為中國首家三元聚合物成組鋰電池通過201所認證的鋰電企業(yè)。 

    電池成本過高是造成目前電動汽車價格高昂的主要因素，同時電動汽車的行駛里程也受制于電池的能量密度。“國務院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》指出，重點開展高比能動力電池新材料，2015年實現(xiàn)動力電池模塊比能量達到150瓦時/公斤以上，成本降至2元/瓦時以下，循環(huán)使用壽命穩(wěn)定達到2000次或10年以上；到2020年，動力電池模塊比能量達到300瓦時/公斤以上，成本降至1.5元/瓦時以下。”王慶生總經理告訴本刊，“要大幅度提升動力電池的比能量以及顯著降低成本，目前市場上的鋰電池材料難以實現(xiàn)國家制定的目標，必須有新的材料出現(xiàn)。威高東生已經開始布局聚合物鋰離子動力電池上游材料領域，旨在研發(fā)新的合成材料，以期提升動力電池的比能量且使之成本降低。”

    出色的材料及工藝技術造就先進的“多孔態(tài)” 聚合物鋰離子動力電池

    據介紹，威高東生總投資30億元人民幣的三期項目已于2012年11月正式開工建設，占地面積逾500畝。“三期項目計劃2015年全面啟動，將建成正極材料、電解液、電子電控、充電設備等產業(yè)公司，屆時威高東生將形成聚合物鋰離子動力電池為主，上游材料和下游產品為輔的產業(yè)鏈。”

    “材料的發(fā)展推動電池的發(fā)展，電池的競爭可以說是材料的競爭。”王慶生總經理表示，目前國內生產動力電池的企業(yè)數量很多，但是“真正把動力電池做好的企業(yè)并不多，低溫性、高倍率性、安全性電池未來將占據很大的市場份額。威高東生的聚合物鋰離子電池能夠在-30℃~70℃的溫度范圍內工作，能量密度高達140~170wh/kg，是國內為數不多的企業(yè)之一。”

    據了解，威高東生與俄羅斯國立遠東理工大學、圣彼得堡國立技術大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、湖南大學等5所高校合作建立了研究中心，并在彼得堡國立技術大學門捷列夫實驗室建立了功能材料國際研究中心，目的是依托上述科研院所的技術研發(fā)平臺，充分發(fā)揮各自的人才和學科優(yōu)勢，開展功能材料方面的科研合作和技術交流，攻克新材料技術難題。

    動力電池的性能除了取決于材料之外，還與其體系、結構、工藝有著莫大的關系。

    威高東生是國內首家采用有機無機復合膜技術，獲得多項專利，隔膜技術登錄為國家科技成果。其隔膜為三維多孔材料復合膜區(qū)別于日美的結構復合膜，是國際首家采用此技術制備三元動力聚合物鋰離子電池企業(yè)，其膜特點熱蠕變小，交換通道多，比表面積大，安全穩(wěn)定性高，結合“多孔電極”疊片技術，即隔膜為三維多孔結構，電極本身也是多孔結構，因此電極反應的真實比表面積要高于傳統(tǒng)液態(tài)體系鋰離子電池8-10倍。離子的導電通道多且遷移路程較短，因而加快了離子交換速度，電池工作時可以放出大的電流產熱低。此外，高繞度高曲度多孔結構比表面積大吸液率保液率高，離子快速交換化學摩擦產熱低，極化產熱小。電池工作產熱小。

    據了解，威高東生的采用外嵌網狀集流體技術及表面預處理技術，電流分布均勻，散熱好，控制膨脹不脫粉，接觸電阻小，循環(huán)壽命長，通過單元片的疊加形成電堆，容量設計空間大。采用相分離技術，無游離態(tài)電解質存在，使電池的安全性能大幅度提升。這種疊片工藝的優(yōu)點是，采用網狀集流體，可瞬間分散大電流，分散高熱量。可塑性強，形狀不受限制，可做成三角形，圓形等任意形狀，最薄可達0.5mm。

    在采訪中，筆者特別提到之前發(fā)生的幾起電動汽車碰撞起火事故。王慶生總經理表示，事故發(fā)生之后對行業(yè)產生了很大的沖擊波，國家隨之提升了動力電池的安全指標。但是更需要完善整體系統(tǒng)的健壯性，電池-電控-BMS管理-充電機技術-客戶使用 整個鏈條要鏈接要系統(tǒng)化，每個環(huán)節(jié)都有可能造成安全隱患。威高東生擁有全系統(tǒng)解決方案，從材料到電池，從均衡、BMS到充電管理，到客戶使用及一站式服務是國內少有的。并且是2012年首家三元聚合物鋰電池組通過201所認證企業(yè)，其產品結構和設計均具有較高的安全性，且通過了UL、CE、Rohs、TUV、SGS、UN38.3 TS16949等安標認證。

    據介紹，威高東生的鋰離子動力電池組均裝配了自主研發(fā)的BBMS系統(tǒng)，采用主動均衡，軟硬件兩套保護，為電池使用提供了更為穩(wěn)定更為可靠的技術保障。

    據王慶生總經理介紹，威高東生與國內外眾多知名的整車制造企業(yè)有著密切的合作，其聚合物鋰離子動力電池已經成功應用于純電動大巴和電動小型車輛，并服務于“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程。經過近2年的實際運行，車輛至今良好，應用效果深受整車廠好評。威高東生技術完全自主知識產權，產品同時廣泛應用于國家軍工、航天，在國內外得到廣泛應用。

    企業(yè)做一流產品  配合政府及行業(yè)組織促進電動汽車市場發(fā)展

    與2010年和2011年相比，最近兩年國內電動汽車相關的項目（含動力電池、電池材料）新建開工數量顯著減少。同時，有觀點認為，“電動汽車將是下一個新能源泡沫”。對此，王慶生總經理分別從政府監(jiān)管、產業(yè)聯(lián)盟和企業(yè)的角度表達了自己的看法。

    首先，從政府監(jiān)管層面來講，王慶生總經理認為，國家導向應更為具體更加嚴謹，他表示，前幾年各地方電動汽車相關項目上馬“是一股腦的盲目跟風，不管基礎怎樣，技術如何，市場在那，風險評估全然沒有不切合實際上項目。政府監(jiān)管缺乏理性的引導和管理，對一些不具備基礎條件的項目，政府在批準時應該嚴格把關，要綜合考慮資源的利用，就項目的團隊、資金支撐，以及產品市場導向。都要分析，對電動汽車相關產品設置準入制度，提高準入門檻，引導行業(yè)健康有序發(fā)展。”對行業(yè)對產業(yè)負責。

    其次，產業(yè)聯(lián)盟要提供技術對接平臺，行業(yè)協(xié)會要完善相關的行業(yè)標準。發(fā)揮聯(lián)盟協(xié)會作用，加大宣傳力度，做好信息平臺，提供好建議好思路服務于企業(yè)。

    第三，企業(yè)要做好技術沉淀和儲備，提升產品的質量，使之不斷完善。注重團隊建設，電池不是一個人也不是一個學科的事，提升產品技術國內外市場的競爭力。

    王慶生總經理指出，在電動汽車相關技術研發(fā)方面，國內是多以高校人員為技術主導，產品工程化缺乏實際經驗，產品與市場需求存在距離。與國外企業(yè)相比，本土企業(yè)在電動汽車“三大電三小電”方面并沒有明顯的優(yōu)勢。“國內企業(yè)應該沉下心來，研究自身的產品特色和技術優(yōu)勢，拿出一流的產品適應市場需求。”

    王慶生總經理表示，商業(yè)行為推動市場發(fā)展。電動汽車若要真正市場化，配套服務和設施必須進一步完善。需要整個行業(yè)的合作。<