鉅大LARGE | 點擊量：1460次 | 2021年09月29日
動力鋰電池六大因素成應用關鍵
新能源及新能源汽車作為國家“十二五”戰略性新興產業，在政府的強力支持和各科研單位及公司的共同努力下，產業得到了飛速的發展，產業規模也不斷擴大。
動力鋰離子電池作為新能源汽車的核心部件，其性能好壞是決定新能源汽車能否發展的關鍵。鋰離子電池是當今國際公認的最合適的化學能源，已成為新能源汽車動力鋰離子電池的首選。隨著全球新能源汽車產業的快速發展，對動力鋰離子電池的需求將呈現爆發式上升的趨勢。但與此不相適應的是動力鋰離子電池在能量密度、安全性、循環壽命、高低溫性能、快速充電等方面都與市場期盼存在較大差距。
【一】能量密度低
動力鋰離子電池能量密度的高低是電動汽車續航里程長短的重要參數。新能源汽車要進入尋常百姓家中，續航里程是老百姓考慮的第一要素。電動汽車續航里程的最終目標，是要達到或者超越傳統燃油汽車。近些年來，各國科學家積極探索，對現有的鋰離子電池能量密度進行了不斷的提升，但是由于材料本身的化學特性，提升力度有限。科學家也在嘗試其他新電池材料，例如鋰空氣電池、鋅空電池、液流電池、燃料動力鋰電池等等，雖然取得了一定的研發成果，但是距離商業化、批量化還有很長的路要走。目前來看，鋰離子電池的能量密度要達到傳統燃油的能量密度，仍是一個較為遙遠的夢想。
當前來看，汽車動力鋰離子電池對能量密度的基本要求為100～160Wh/Kg，越高越好。為了解決能量密度低的問題，對電動汽車的設計提出了輕量化的要求。當前全球電動汽車的領跑者美國TeslaModelS，在設計上考慮了汽車輕量化的要求。和普通汽車相比，TeslaModelS省去了汽油機、油箱、變速箱、傳動軸等等，這讓車身結構變得空前簡潔，幾乎就分底盤、車身兩個部分。其輪胎和電動機幾乎融為一體，而整個底盤由電池組成，電池和框架緊密結合，剛性很好很強大。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
【二】安全性能有待提高
電動汽車對動力鋰離子電池安全性能的最低要求是一般情況下不能起火，任何情況下不能爆炸。滿足認證要求，安全性重要從以下兩方面來講述：
1、電池一致性問題
眾所周知，鋰離子電池的一致性是目前難以解決的一個技術難題。電動汽車對動力鋰離子電池安全性的要求幾乎達到苛刻的地步，傳統的手工操作難以滿足電池對一致性的要求，取而代之的是現代化的自動線和流水線作業。然而自動化生產帶來的另一個弊端就是，一旦某個工序或者細節出現了問題，機器或者流水線是難以識別出來的。可喜的是，我們看到某些工序的自動化程度和設備精度越來越高，例如涂布、卷繞、封裝、注液工序，日韓在這方面的技術領跑世界。
同樣，在PACK成組后，也同樣存在一致性的問題。PACK由模組組成，模組由電芯通過串并聯完成。電芯的制造工藝相對成熟，而PACK的成組工藝，現在全球幾乎都沒有一個絕對的標桿相關相關經驗可以讓大家學習，公司均在探索中發展、在摸索中前進。動力鋰離子電池有三種形狀，圓柱、方形鋼殼、軟包，如何將這些電池的連接工藝做到一致性，比較艱難。電動汽車的領跑者TeslaModelS85kWh版本，由7000個電芯組成，電芯的具體型號是松下NCR-18650A型(3.7V，3100mAh)。如何將這7000個電芯按一致的工藝連接在一起，是一個挑戰。把數千個電池管理好了可不簡單，電池的一致性、輸出、充電等都要精細的管理，而這套管理系統也正是Tesla的核心技術之一。
2、電池微短路
電池微短路是電池行業另一個難以解決的技術難題。難點在電池做好后，微短路看不見、摸不著、測不到，在消費者手上經過長期的負載或者真實工況運行后，“微短路”變成了“真短路”。近幾年的筆記本電池燃燒、手機電池燃燒、電動汽車轟動一時的幾起燃燒事件，均是電池燃燒爆炸或者起火，原因就是電池短路。
微短路的控制和預防，制造過程的細節尤為重要。鋰離子電池的三大殺手為“水分、粉塵、極片批峰毛刺”。細節決定成敗，例如在卷繞過程中，員工口罩沒有戴到位，一滴細小口水濺到極片上，就可能造成電池鼓脹；員工穿戴沒有到位，一個頭皮屑掉到了到極片上，就會造成微短路；交接班時，注液房人數超標，口腔呼出的氣也會造成水分超標。
國內鋰離子電池的領先公司ATL公司曾經提出，在2012年徹底解決電池的微短路問題。雖然許多專家做出了不懈的努力，但是完全杜絕還要時間。
【三】循環壽命不能滿足需求
作為消費者，假如電動汽車的電池用2—3年就報廢了，或者用了半年或者1年電池電量就衰減太多，那是難以接受的。電動汽車對動力鋰離子電池循環壽命的要求是3000次以上循環壽命，10—15年的使用壽命。無論在高溫或者低溫下，要求電池的內阻變化要非常小，從而保證電池的長期循環壽命。循環壽命的長短，本質上還是由電池的材料特性所決定，其次為制造過程中的控制，防止微短路，正確的使用和充放電。縱觀現在電動汽車的電池，都難以達到。
【四】高低溫性能較差
在北方嚴寒的冬季，很多電動汽車就“冬眠”了，所以良好的高低溫特性也是動力鋰離子電池一個重要的技術指標。-30℃-60℃良好的輸出性能能夠滿足車用動力鋰離子電池的使用要求，我們要求在-30℃低溫下放電容量至少大于85%才可，各種不同的材料溫度特性不同，不同的溫度有關電池的放電容量也不同，材料特性決定了電池的溫度特性。
在電動汽車上面，設計的考慮對PACK進行良好的加熱(低溫時)和冷卻(高溫時)是必須的，傳統的水冷、風冷是基本的方法，目前有一種新技術為油冷法，值得大家推敲和研究。
【五】快速充電能力低
傳統汽車加油只要幾分鐘，而電動汽車目前不能做到幾分鐘就充滿電，但是至少要具備20—30分鐘的快速充電能力，目前的技術仍難以達到。
電動汽車的快換模式，是解決充電時間短的一個“臨時”辦法，快換可以做到和加油相同，幾分鐘即可完成，但是，快換的巨額資金投入、對電池的平臺化、模塊化、以及標準化的要求都很高，不能從本質上解決問題。
有一種材料，無論從安全性、循環壽命、高低溫性能、充電時間，都可以超越現在的幾種材料，那就是LTO(鈦酸鋰)：LTO的材料本身具有本質安全性，電池公司很擔心電池著火或者爆炸，但是鋰鈦氧化物沒有鋰的危險性高；LTO有很長的生命周期，對傳統鋰離子電池來說幾千個循環就已經不錯了，但是有關LTO，循環壽命是傳統鋰電的十倍；LTO還有非常好的高溫、低溫的性能，LTO材料非常穩定，低溫即使零下30℃下可以充到40%充電量，這個車可以在任何寒冷環境下使用；另外LTO還可以實現真正意義的快充，十幾分鐘就可以充滿電的80%以上。
但是LTO的能量密度較小，大概只是傳統鋰離子電池的50%—60%能量的密度，電壓也低，加上近期政府新補貼方法確定后，有關LTO的純電動客車發展不利，LTO的純電動客車至少配置80度電，電池成本在70萬左右，而新政的補貼只能拿到15萬，公司將難以生存。
【六】檢測標準和評價體系不完善
國家863電動汽車重大專項動力鋰離子電池測試中心王子冬主任曾經在一次行業會議上指出，我國的動力鋰離子電池缺乏評價體系。我們現在有QC/T743-2006標準，該標準規定了電動汽車用動力鋰離子電池的要求、試驗方法、檢驗規范、標志、包裝、運輸和存儲，但這個標準已經出現“過時”，急需進一步完善。
國家標準來源于公司標準，而公司標準沒有創新，過度依賴于國家標準，導致針對動力鋰離子電池的整個評價體系不完善。而在新能源汽車示范和推廣過程中，檢測標準和評價體系的建立、電動汽車的市場定位和商業推廣、充電設施的建設及最終產品的性價比也對電動汽車和鋰離子電池產業發展具有決定性的影響。
盡管電動汽車發展之路坎坷，但其發展方向和目標不會改變，新能源的道路也會一直走下去。首先電動汽車的市場定位很重要。城市公交系統可以說是最適合推廣的市場了，這個已經被廣大車企和動力鋰離子電池公司達成共識。其次，小型車市場應該是最有可能的。類似TeslaModelS電動汽車走高端路線，其高昂的價格在國內復制的成功幾率不大。反而是如Smart類的小型車電動化還是有前景的。時尚、充滿科技概念的小型電動汽車，走都市青年的路線是比較好的選擇。小型車純電化的好處在于能耗經濟性比較好，同時電池不必做的太大，整車價格不至于太高，另外就是充電設施的建設問題，要逐步的建設和普及。最后，有關消費者而言，性價比才是王道。
這個性價比既包含購置、使用、維護的成本，同時也有準入的問題。以北京為例，假如有外形新潮、性能合適、補貼后十萬左右的小車，在現在搖號幾率渺茫的情況下，還是會有不少人心動的。
我國的鋰離子電池技術，與日韓等發達國家的技術相比，還是有較大的差距。國內很多鋰離子電池公司，簡單抄襲和沿用國外的技術，過于重視追求利潤，技術沒有創新，從業人員的素質偏低，工藝較為落后，長期如此是不能長遠發展的。
綜上所述，鋰離子電池用于汽車動力領域還是面對很多問題，但是可喜的是國內除了以ATL、BYD、力神、比克為代表的老牌鋰電公司外，還出現了如Boston-Power、萬向(A123)MGL、國軒、中航鋰電等專業做汽車動力鋰離子電池的公司，他們正在孜孜不倦為我國的新能源事業而努力。
最后，引用馬云的一句話來總結：今天很殘酷，明天更殘酷，后天很美好，但絕大部分是死在明天晚上。所以有關我國的新能源和新能源汽車，每個人不要放棄今天。
