1、是投資黑洞還是發(fā)展機(jī)遇？2011汽車動力電池研討會（2011年3月10日星期四，上海消息）由杰騰會務(wù)主辦，中國電池工業(yè)協(xié)會鋰電池應(yīng)用專業(yè)委員會、河南省電動車輛工業(yè)協(xié)會、電源技術(shù)、汽車與配件、中經(jīng)評論、中國鋰電網(wǎng)、電動汽車網(wǎng)、中國儲能網(wǎng)、全球電池網(wǎng)等機(jī)構(gòu)支持的2011汽車動力電池研討會于3月2324日在上海艾福敦酒店成功舉辦。多位業(yè)界知名企業(yè)的專家從不同層面向與會聽眾全方位剖析了汽車動力電池的現(xiàn)狀和發(fā)展，包括市場環(huán)境、材料、設(shè)備、工藝、終端用戶需求等。作為本次會議的特邀媒體，我們有幸見證了整個精彩過程，以下就是我們?yōu)榇蠹疫x取的部分演講內(nèi)容的集萃。中國北方車輛研究所國家863動力電池測試中心主任王

2、子冬教授就目前動力電池發(fā)展面臨的問題發(fā)表了自己的看法，并分享了今后開展動力電池產(chǎn)品強制認(rèn)證工作的計劃。王子冬主任認(rèn)為，目前中國動力電池產(chǎn)業(yè)化過程中還存在很多瓶頸： l 各種關(guān)鍵材料的開發(fā)、生產(chǎn)、性能、成本、以及穩(wěn)定性方面需要改進(jìn)和提高； l 電池單體和電池組的設(shè)計理念需要改進(jìn)，由于缺少電池模塊及電池組的指標(biāo)體系和測試評價體系，整車企業(yè)的使用要求不夠明確，動力電池設(shè)計的針對性不強； l 對動力電池存在的安全性問題的機(jī)理認(rèn)識不深，在保證動力電池安全性方面的材料、工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有欠缺； l 電池模塊熱、電、結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計及驗證技術(shù)比較落后，使得我國動力電池單體新能與電池組的性能差異比較大，特別是電

3、池組的使用壽命比較低； l 動力電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化體系沒有建立，使得動力電池的規(guī)格、品種雜亂無章，生產(chǎn)的規(guī)模和質(zhì)量徘徊不前； l 缺少動力電池大批量生產(chǎn)和使用的經(jīng)驗和裝備，動力電池生產(chǎn)和使用過程中的一致性控制能力比較低。 對電動汽車而言，從技術(shù)性能指標(biāo)上看，鋰電池的特性雖然比較突出，但是仍然不能滿足電動車發(fā)展的要求。王子冬主任表示，電池開發(fā)過程中還存在很多問題： l 材料的穩(wěn)定性需要提高 l 電池單體和電池組在結(jié)構(gòu)上有待改進(jìn)， l 電池大批量電池動力電池 l 使用條件不明確，電池設(shè)計的針對性不夠 l 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化體系需要建立 l 電池的連接方式有待改進(jìn) l 質(zhì)量控制方法有待提高 l

4、 生產(chǎn)方式需要向自動化方向轉(zhuǎn)變 l 電池組的使用壽命，用戶希望達(dá)到2000次（80%DOD）以上 l 在保證安全的情況下，希望比能量達(dá)到200Wh/kg l 電池組價格在保證質(zhì)量的前提下，希望達(dá)到2元/Wh。 車用動力電池系統(tǒng)研究并非像大家想像的簡單，不是做電池的就能生產(chǎn)動力電池。其研究的內(nèi)容涉及電化學(xué)、電池單體、模塊和系統(tǒng)、模型研究、測試。對于電池的材料體系，王主任也做了對比分析：1，磷酸鐵鋰正極材料的穩(wěn)定性和一致性工藝研究，存在美國人專利保護(hù)問題，材料安全性好，壽命長； 2，長壽命錳酸鋰材料研究，通過攙雜和生產(chǎn)工藝改進(jìn)，提高高溫穩(wěn)定性能，目前工藝技術(shù)和設(shè)備掌握在日本人手里，材料價格低，比能

5、量高； 3，鈦酸鋰材料作負(fù)極的研究，提高比能量和降低成本，解決大批量生產(chǎn)的工藝問題，同樣存在美國人專利保護(hù)問題，材料安全性好，壽命長，充放電比功率高。最近有報道說：中國的一個企業(yè)控股了這家美國公司； 4，混合電容-電池的結(jié)構(gòu)和工藝研究，目前中、日、韓都在研究，中國已經(jīng)有產(chǎn)品問世，不存在國外專利保護(hù)問題，材料壽命長，充放電比功率高，價格低，安全性較好； 5，其它在安全性、壽命、充放電比功率、價格方面表現(xiàn)突出的材料，且沒有國外專利保護(hù)問題。 目前國內(nèi)發(fā)展的特點是：以磷酸鐵鋰和錳酸鋰正極材料為主，其它新材料發(fā)展比較快，高功率電池和高能量電池都有。一部分企業(yè)以大容量電池為主，另外一部分企業(yè)以小電池并聯(lián)

6、成高容量電池模塊為主。 國外以三元和錳酸鋰正極材料為主，高功率電池和高能量電池也都有。以小電池并聯(lián)成高容量電池模塊為主。 結(jié)構(gòu)：大容量高能量電池以疊片為主；高功率電池以卷繞為主。 動力電池的標(biāo)準(zhǔn)，都多為2006年以前制定的動力電池的試驗，是根據(jù)電池組能量大小的不同,試驗擬采用不同的試驗對象,如:電池組能量小的,考慮采用電池組進(jìn)行性能和安全試驗,電池組能量比較大的性能測試采用電池組,安全試驗采用10-20只串聯(lián)的模塊。 安全性試驗的新內(nèi)容大眾汽車中國研究中心負(fù)責(zé)人Tobias Giebel博士講述了大眾汽車在新能源方面的發(fā)展策略。從1970年開始，大眾已開始研發(fā)生產(chǎn)電動汽車和混合動力汽車。大眾汽

7、車的動力總成及燃料戰(zhàn)略中國科學(xué)院電動汽車研發(fā)中心，上海中科深江電動車輛有限公司副總經(jīng)理羅建從電動汽車研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)的角度，分享了這個產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)和市場策略。羅總認(rèn)為，我國電動汽車的商業(yè)發(fā)展模式主要有2個方面，分別是電動汽車帶電池和電動汽車可換租賃電池。而動力電池上車使用還存在很多問題u 成組技術(shù)，包括電池包設(shè)計、單體電池安裝排布、電池連接方法及走線方式均需不斷的摸索研究。u BMS與電池組的匹配需深入研究。動力電池種類的不統(tǒng)一及環(huán)境對電池電性能影響的差異性，導(dǎo)致BMS的SOC計算和控制策略較難。u 受安裝空間的限制，電池組不易進(jìn)行檢修維護(hù)操作。u 電池組高壓絕緣處理及電池包防護(hù)等級問題。u

8、電池售后時間較長問題。由于出廠時電池組一致性匹配較好，但經(jīng)過一段時間的使用，電池組一致性的差異較大，當(dāng)個別電池問題導(dǎo)致續(xù)駛里程不能滿足要求時，則需對個別電池進(jìn)行更換。受成本的影響，一般整車廠不會有較多的備貨，這樣勢必導(dǎo)致電池維護(hù)耗時較長。這個問題要求電池廠和原材料廠自動化程度大大提高以減少認(rèn)為因素對電池生產(chǎn)一致性的影響。u 廢舊電池的處理！目前國內(nèi)動力電池也存在以下問題1. 動力電池安全性能沒有能徹底解決。大多數(shù)廠家動力電池均帶有安全閥裝置，但經(jīng)過測試表明，安全閥在達(dá)到一定壓力時會大量的噴出液體，但噴出的液體對整個電池組影響有待研究。2. 動力電池一致性有待提高。目前，大多數(shù)電池組在出廠前進(jìn)行

9、了很好的性能匹配，但在使用一段時間后，電池組的分散較為嚴(yán)重，一致性變差。主要原因是國產(chǎn)動力電池生產(chǎn)工藝自動化程度不高，人為因素影響較大；原材料的控制不夠嚴(yán)格。3. 電池管理系統(tǒng)與動力電池的匹配性。應(yīng)避免由于電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的動力電池安全隱患及電池一致性較差。4. 研發(fā)技術(shù)實力和實驗測試條件較弱。盡管動力電池建廠的投入很大，但真正投入到技術(shù)研發(fā)和先進(jìn)實驗設(shè)備上的卻很少。大多數(shù)廠家往往追求好的生產(chǎn)設(shè)備和形象宣傳，但卻忽略了技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品技術(shù)延續(xù)性等方面。5. 電池成組技術(shù)有待提高。電池成組不僅要求單體電池性能匹配，還需考慮連接線走線美觀，電器件連接合理，電池組維修方便等。6. 動力電池廠

10、家沒有自己的技術(shù)和研發(fā)實力，通過模仿其它國內(nèi)或國外廠家電池生產(chǎn)工藝和外形設(shè)計，知其然不知其所以然。7. 電池成本依然較高。8. 目前，動力電池還沒有一個明確的檢驗國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。9. 我國動力電池生產(chǎn)設(shè)備比較落后，很多企業(yè)將注意力放在材料上，忽略了制造設(shè)備的研究改善。目前，我國生產(chǎn)電池的裝備主要依靠進(jìn)口日本、韓國等，價格較為昂貴，這對我國車用動力電池的發(fā)展很不利，動力電池生產(chǎn)應(yīng)該是高自動化的生產(chǎn)工藝，應(yīng)該將先進(jìn)的自動化設(shè)備研究放在第一位。自動化程度不高，設(shè)備穩(wěn)定性相對較低，測控系統(tǒng)落后，生產(chǎn)效率較低。 電動汽車整車研發(fā)涉及整車控制系統(tǒng)、電機(jī)及傳動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和其他附件。我國應(yīng)以整車研發(fā)為

11、平臺，帶動單項核心技術(shù)的突破。同時，羅總提出了一些問題和現(xiàn)場業(yè)內(nèi)人士交流探討v 當(dāng)前動力電池類型較多（包括磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰、三元及其它稀土金屬電池），到底哪種類型電池是目前電動汽車發(fā)展的主流方向？下一代車用新型動力電池還有多久出現(xiàn)？v 電池成本在不影響性能的前提下能降低多少？是否降到電動汽車被大多數(shù)家庭接受的價格？v 國內(nèi)動力電池投資在規(guī)模和力度上均較大，但核心技術(shù)和人才欠缺。盡管中國鋰電池生產(chǎn)量位居世界前列，但在產(chǎn)品檔次、技術(shù)水平方面與日本、韓國存在一定差距，車用鋰電池的產(chǎn)業(yè)化尚未真正破題。 v 汽車用動力電池和電池連接元器件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)及國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的確定。v 動力電池廠的目前生存

12、問題？目前動力電池廠主要是外貿(mào)、儲能、電動自行車、電動摩托車的；真正大量應(yīng)用到汽車上的不多，是否后續(xù)的研究經(jīng)費和設(shè)備更新投資充足。v 由于電動汽車行業(yè)近兩年才才開始蓬勃發(fā)展，經(jīng)過長時間上車測試的動力電池廠家較少。v 動力電池廠與汽車廠的合作問題。動力電池廠是否能及時得到電池組在車輛使用過程中問題的反饋信息，是否能根據(jù)不同的客戶采用不同的合作方式。v 我國動力電池企業(yè)大多各自獨立研發(fā)，其經(jīng)費有限，僅能解決動力電池的基本問題，技術(shù)很難深入推進(jìn)。企業(yè)之間缺乏充分交流，都希望了解別人的情況而不愿談自己的經(jīng)驗，存在普遍的低水平重復(fù)研究、模擬照抄現(xiàn)象。 v 動力電池比能量和使用壽命較低，還不能滿足汽車對長

13、續(xù)駛里程的要求。羅總還對上海新能源汽車領(lǐng)域的相關(guān)情況做了介紹。上海新能源汽車整車研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)，包括上汽集團(tuán)、上海華普、奇瑞新能源、中科力帆等均有新能源汽車發(fā)展計劃。上汽集團(tuán)自主品牌純電動轎車、插電式混合動力乘用車預(yù)計2012年上市；上海通用新賽歐純電動轎車2012年將投產(chǎn)；奇瑞新能源預(yù)計2011年S18純電動轎車實現(xiàn)萬輛級產(chǎn)能；中科力帆今年已小批量生產(chǎn)力帆620純電動轎車。 上海已經(jīng)初步建立起電動汽車關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)鏈，如生產(chǎn)動力系統(tǒng)和車用電機(jī)的上燃動力、中科深江，上海電驅(qū)動、上海大郡等，生產(chǎn)燃料電池發(fā)動機(jī)的上海神力上海新源，生產(chǎn)車用DC/DC變換器的上海同滬電器，生產(chǎn)超級電容、動力蓄電池的

14、上海奧威、上海恒動等。上海在嘉定設(shè)立了新能源汽車及關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化基地。 國元證券新能源行業(yè)高級研究員周海鷗從投資的角度分析了新能源汽車的發(fā)展前景。他認(rèn)為，動力電池是新能源汽車的核心，尤其體現(xiàn)在動力電池成組以及動力總成?？春脛恿﹄姵匦袠I(yè)基于三點：第一，電池是技術(shù)和成本上的最大瓶頸；第二，動力電池是新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)最核心，利潤最豐厚的一環(huán)，未來汽車廠商之間的競爭，將主要是動力電池性能的競爭，動力電池是技術(shù)核心的地位將長期存在，從而也將長久保持豐厚利潤；第三，動力電池行業(yè)從無到有，未來幾年是上百倍的增長，而全球市場將是幾千億美元的規(guī)模。我國鋰動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)布局主要分布材料方面的布局和鋰電

15、池相關(guān)的上市公司也已達(dá)30余家。周海鷗先生認(rèn)為，我國新能源汽車行業(yè)前景無限光明，核心技術(shù)公司更具投資潛力。清華大學(xué)核研院新型能源與材料化學(xué)研究室主任何向明的演講內(nèi)容是關(guān)于動力鋰離子電池的現(xiàn)狀、安全性和壽命評測。何主任指出，電動交通是移動電話和互聯(lián)網(wǎng)后的最重要的技術(shù)革命，而規(guī)模儲能是動力電池的又一重要市場。動力電池的安全性問題將影響其市場命運。何主任從熱失控的機(jī)理、負(fù)極材料的安全性改進(jìn)、正極材料、隔膜、電解質(zhì)等方面做了分析。電池在電動車成本中所占的比例是25%60%，是非常重要的部件。汽車的使用壽命在10年15年，而動力電池目前的使用壽命是3年7年。因此，大幅度提高動力鋰離子電池的使用壽命，使其

16、達(dá)到與電動汽車的壽命相當(dāng)，是目前鋰離子動力電池發(fā)展的關(guān)鍵問題，需要使用壽命評測技術(shù)做支持。哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司技術(shù)總工方英民先生的報告內(nèi)容是鋰離子二次電池均衡技術(shù)探討。電池均衡的目的和基本要求在于Ò 充分發(fā)揮電池組的性能，延長電動汽車的續(xù)航里程 Ò 保證電池在使用過程中的安全（即不過充、過放） Ò 不影響電池的壽命（在均衡過程中，不能增加額外的鋰離子嵌入和脫嵌過程）鋰離子電池充放電時的變化Ò 充電時，隨著鋰離子的脫嵌，正極材料體積會發(fā)生一定量的收縮；放電時，隨著鋰離子的嵌入，正極材料體積會發(fā)生一定量的膨脹。 Ò 過充時，正極晶格會產(chǎn)生崩塌

17、，鋰離子在負(fù)極會形成鋰枝晶從而刺破隔膜，造成電池的損壞。 Ò 過放時，正極材料活性變差，阻止鋰離子的嵌入，電池容量急劇下降。如果發(fā)生正極材料體積過度膨脹，也會破壞電池的物理結(jié)構(gòu)，造成電池的損壞。目前常見的均衡技術(shù)主要分為兩類，分別是電阻分流均衡技術(shù)和補電均衡技術(shù)。補電均衡技術(shù)是利用能量轉(zhuǎn)移裝置，將高能量電池的電量補充到低能量電池中。這種方式技術(shù)復(fù)雜，成本高，實現(xiàn)困難。而且對電池造成的傷害大，嚴(yán)重影響電池的壽命。原因在于均衡過程中不斷地對電池進(jìn)行充放電，造成極板活性材料過早老化（這是影響電池壽命的重要因素）。其狀況與電池的并聯(lián)使用相似。內(nèi)均衡技術(shù)是在對串聯(lián)電池組充電的過程中，通過調(diào)節(jié)充

18、電電流和控制充電電壓，使得電池組中各單體電池荷電量基本一致的一種充電均衡技術(shù)。利用這種方式，電池組不需要外接均衡裝置，均衡效果明顯，且對電池?zé)o傷害，不影響壽命。電池在充電過程中，其端電壓可表示為： U = E + I Ri 其中，E為電池的電動勢，I為充電電流，Ri是電池的內(nèi)阻。 電池的內(nèi)阻Ri又可以表示為： Ri = R+Rf R 是電池的歐姆電阻，Rf是電池的極化電阻。 R 較穩(wěn)定，在充電過程中基本不發(fā)生變化。而Rf變化較大，在充電接近尾聲時，由于反應(yīng)面減小，極化電阻會變大。 內(nèi)均衡技術(shù)原理在于，假設(shè)電池組中有兩只電池容量相同，由于自放電率等參數(shù)不同造成長期擱置后荷電量不同。 充電時，荷電

19、量高的電池首先達(dá)到恒壓點，減小電流后繼續(xù)充電。根據(jù)鋰離子電池的特性，當(dāng)電池接近充滿時，充電效率會下降。而此時低荷電量的電池還保持著較高的充電效率。到充電結(jié)束時，它們之間的差距就會減小一些，經(jīng)過幾個循環(huán)之后，其荷電量會趨于一致。無錫索垠飛科技有限公司總經(jīng)理蕭小月博士做了關(guān)于大功率電容器動力電池的介紹說明。在各方面對鋰離子電池叫好聲一片的情況下，蕭小月博士提出了相反的觀點，他認(rèn)為，鋰電池的市場過熱，而且放水養(yǎng)魚，坐收漁利的知識產(chǎn)權(quán)問題不可避免，如加拿大Phostech公司的包敷碳技術(shù)和美國威能公司的碳熱還原技術(shù)。此外，鋰電池產(chǎn)品一致性也存在問題，上百單體串聯(lián)，高溫過熱安全。蕭博士認(rèn)為，鋰電池的發(fā)展

20、方向值得大家深思。那么，動力電池的路在何方呢？燃料電池？超級電容器？超級電容器使用壽命長，充放電次數(shù)>100,000次，而鋰電池約為1,000次，鉛酸電池為 200次。 其充電速度也很快，<5分鐘，而鋰電池>8小時，鉛酸電池>10 小時。 在化學(xué)電池的能量轉(zhuǎn)換方面，電容器也具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。充電：電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，轉(zhuǎn)換率為70 80%。放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換率為70 80%。總能量轉(zhuǎn)換率為：49 64%。而電容器的充放電：無能量轉(zhuǎn)換及損失，充放電效率 95%。超級電容器的升級版，其行駛里程的提升，使大功率電動汽車成為可能。功率密度大（1000瓦/公斤），保證：1.

21、快速行駛（ 120公里/小時）；2. 加速所需要的瞬時放電量；3. 爬坡所需要的大能量驅(qū)動力；4. 拐彎時大力矩所需要的大能量驅(qū)動力化學(xué)電池的功率密度都 300 瓦/公斤。 諾萊特科技（蘇州）有限公司技術(shù)總監(jiān)吳曉東博士的演講題目是大容量高電壓鋰離子電池系統(tǒng)在關(guān)鍵性能上面臨的挑戰(zhàn)和可能的解決途徑。他認(rèn)為，大型應(yīng)對鋰電池系統(tǒng)的要求主要在于系統(tǒng)的安全性和電芯的一致性。提高系統(tǒng)安全性可以考慮的措施有1、材料級的安全性_選用高溫穩(wěn)定性好的正極材料和負(fù)極材料_選用有熱關(guān)閉機(jī)制且破膜溫度高的隔膜_選用有阻燃和防過充添加劑的功能型電解液2、電芯的設(shè)計安全性_ 極片的設(shè)計考慮防過熱機(jī)制_ 隔膜要考慮防收縮短路機(jī)制_ 增加泄壓閥_ 增加過熱阻止機(jī)制3、電池組的設(shè)計安全性_ 選用可靠性高的元器件_ 保護(hù)電路具有二級防護(hù)機(jī)制_ 保護(hù)板具有較好的抗電磁干擾能力，同時減少對外干擾_ 設(shè)計專用接口防止濫用_ 走線的設(shè)計要避免可能的磨損和短路4、生產(chǎn)過程的安全性_ 選用合適的粘結(jié)劑及加入比例防止電極顆粒掉落_ 避免極片邊緣產(chǎn)生毛刺_ 生產(chǎn)過程要對顆粒進(jìn)行嚴(yán)格的管控_ 電池組組裝過程中要對銳角部件進(jìn)行防護(hù)5、應(yīng)用過程產(chǎn)生的安全性_ 要考慮使用環(huán)境的熱變化對內(nèi)部部件產(chǎn)生的影響_ 減少電磁污染_ 撞擊、穿刺等意外事件的防護(hù)措施6、安全性的評估手