中國儲能網(wǎng)訊：新能源及新能源汽車作為國家“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在政府的強力支持和各科研單位及企業(yè)的共同努力下，產(chǎn)業(yè)得到了飛速的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴大。
動力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(fā)展的關(guān)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電池的首選。隨著全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對動力鋰離子電池的需求將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的趨勢。但與此不相適應的是動力電池在能量密度、安全性、循環(huán)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
動力電池能量密度的高低是電動汽車續(xù)航里程長短的重要參數(shù)。新能源汽車要進入尋常百姓家中，續(xù)航里程是老百姓考慮的第一要素。電動汽車續(xù)航里程的終極目標，是要達到或者超越傳統(tǒng)燃油汽車。近些年來，各國科學家積極探索，對現(xiàn)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?？茖W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、燃料電池等等，雖然取得了一定的研發(fā)成果，但是距離商業(yè)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(tǒng)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(shè)計提出了輕量化的要求。當前全球電動汽車的領(lǐng)跑者美國TeslaModel S，在設(shè)計上考慮了汽車輕量化的要求。和普通汽車相比，Tesla Model S省去了汽油機、油箱、變速箱、傳動軸等等，這讓車身結(jié)構(gòu)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(jié)合，剛性很好很強大。
【二】安全性能有待提高
電動汽車對動力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，安全性主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(shù)難題。電動汽車對動力電池安全性的要求幾乎達到苛刻的地步，傳統(tǒng)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(xiàn)代化的自動線和流水線作業(yè)。然而自動化生產(chǎn)帶來的另一個弊端就是，一旦某個工序或者細節(jié)出現(xiàn)了問題，機器或者流水線是難以識別出來的?？上驳氖?，我們看到某些工序的自動化程度和設(shè)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(shù)領(lǐng)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(lián)完成。電芯的制造工藝相對成熟，而PACK的成組工藝，現(xiàn)在全球幾乎都沒有一個絕對的標桿經(jīng)驗可以讓大家學習，企業(yè)均在探索中發(fā)展、在摸索中前進。動力電池有三種形狀，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(lǐng)跑者Tesla Model S85kWh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(zhàn)。把數(shù)千個電池管理好了可不簡單，電池的一致性、輸出、充電等都需要精細的管理，而這套管理系統(tǒng)也正是Tesla的核心技術(shù)之一。
2、電池微短路
電池微短路是電池行業(yè)另一個難以解決的技術(shù)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(jīng)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(jié)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(jié)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(shù)超標，口腔呼出的氣也會造成水分超標。
國內(nèi)鋰電池的領(lǐng)先企業(yè)ATL公司曾經(jīng)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，但是完全杜絕還需要時間。
【三】循環(huán)壽命不能滿足需求
作為消費者，如果電動車的電池用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。電動汽車對動力電池循環(huán)壽命的要求是3000次以上循環(huán)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(nèi)阻變化要非常小，從而保證電池的長期循環(huán)壽命。循環(huán)壽命的長短，本質(zhì)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，避免微短路，正確的使用和充放電。縱觀現(xiàn)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，很多電動車就“冬眠”了，所以良好的高低溫特性也是動力電池一個主要的技術(shù)指標。-30℃-60℃良好的輸出性能能夠滿足車用動力電池的使用要求，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，不同的溫度對于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(shè)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(tǒng)的水冷、風冷是基本的方法，目前有一種新技術(shù)為油冷法，值得大家推敲和研究。
【五】快速充電能力低
傳統(tǒng)汽車加油只需要幾分鐘，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(shù)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一樣，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(zhì)上解決問題。
有一種材料，無論從安全性、循環(huán)壽命、高低溫性能、充電時間，都可以超越現(xiàn)在的幾種材料，那就是LTO(鈦酸鋰)： LTO的材料本身具有本質(zhì)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(tǒng)鋰電池來說幾千個循環(huán)就已經(jīng)不錯了，但是對于LTO，循環(huán)壽命是傳統(tǒng)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(wěn)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(huán)境下使用；另外LTO還可以實現(xiàn)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(tǒng)鋰電池的50%—60%能量的密度，電壓也低，加上近期政府新補貼方案確定后，對于LTO的純電動客車發(fā)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，企業(yè)將難以生存。
【六】檢測標準和評價體系不完善
國家863電動車重大專項動力電池測試中心王子冬主任曾經(jīng)在一次行業(yè)會議上指出，中國的動力電池缺乏評價體系。我們現(xiàn)在有QC/T743-2006標準，該標準規(guī)定了電動汽車用動力電池的要求、試驗方法、檢驗規(guī)范、標志、包裝、運輸和存儲，但這個標準已經(jīng)出現(xiàn)“過時”，急需進一步完善。
國家標準來源于企業(yè)標準，而企業(yè)標準沒有創(chuàng)新，過度依賴于國家標準，導致針對動力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(yè)推廣、充電設(shè)施的建設(shè)及最終產(chǎn)品的性價比也對電動汽車和鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有決定性的影響。
盡管電動汽車發(fā)展之路坎坷，但其發(fā)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(tǒng)可以說是最適合推廣的市場了，這個已經(jīng)被廣大車企和動力電池企業(yè)達成共識。其次，小型車市場應該是最有可能的。類似TeslaModel S電動車走高端路線，其高昂的價格在國內(nèi)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(jīng)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(shè)施的建設(shè)問題，需要逐步的建設(shè)和普及。最后，對于消費者而言，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，如果有外形新潮、性能合適、補貼后十萬左右的小車，在現(xiàn)在搖號幾率渺茫的情況下，還是會有不少人心動的。
中國的鋰電池技術(shù)，與日韓等發(fā)達國家的技術(shù)相比，還是有較大的差距。國內(nèi)很多鋰電池企業(yè)，簡單抄襲和沿用國外的技術(shù)，過于注重追求利潤，技術(shù)沒有創(chuàng)新，從業(yè)人員的素質(zhì)偏低，工藝較為落后，長期如此是不能長遠發(fā)展的。
綜上所述，鋰電池用于汽車動力領(lǐng)域還是面臨很多問題，但是可喜的是國內(nèi)除了以ATL、BYD、力神、比克為代表的老牌鋰電企業(yè)外，還出現(xiàn)了如Boston-Power、萬向(A123)MGL、國軒、中航鋰電等專業(yè)做汽車動力電池的企業(yè)，他們正在孜孜不倦為中國的新能源事業(yè)而努力。
最后，引用馬云的一句話來總結(jié)：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。所以對于中國的新能源和新能源汽車，每個人不要放棄今天。
