專家談電動客車主流鋰電池技術(shù)

王曉勇

丁立學(xué)

電氣高級工程師，電動車輛國家工程實驗室電子電器部主任，奧運純電動大客車設(shè)計師

《駕駛園》：請介紹一下目前電動客車上應(yīng)用的主流鋰電池技術(shù)?

丁立學(xué)：

電動客車的關(guān)鍵部件還是要看電池，電池始終是制約電動車發(fā)展的一個瓶頸。一直發(fā)展到現(xiàn)在，全世界還沒有一家企業(yè)或研究機構(gòu)拿出理想的適用于電動大客車的動力電池。

目前國內(nèi)使用主要是兩種鋰電池：以中信國安盟國利公司為代表研發(fā)的錳酸鋰電池和北大先行研發(fā)成功的磷酸鐵鋰電池。兩種鋰電池各有所長，目前都在使用。大批量使用還是錳酸鋰電池。磷酸鐵鋰電池研發(fā)成功比較晚，沒有量產(chǎn)，只是小批量在用。

奧運會后一年時間了，電池水平又得到一定發(fā)展。首先電池的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)有了很大提高：其次有了磷酸鐵鋰新型電池的競爭，有競爭，使得錳酸鋰材料電池的性能質(zhì)量有了很大提高，同時價格也降了不少。

50臺奧運純電動大客車都是裝的錳酸鋰電池，但是在奧運會之前，我們也用2臺試裝了磷酸鐵鋰電池。奧運期間換了下來，因為電池的快速更換系統(tǒng)要求電池統(tǒng)一以便于管理。奧運后這2臺車又換裝回磷酸鐵鋰電池，就在84路公交車隊，跑早晚班高峰時段，跑完一班后車載充電。停在充電站門口，插上充電器充電，和其他車更換電池不同。這就是為了做實驗。每次的數(shù)據(jù)，包括行駛里程，用電量、充電時間，電池的溫度、電量、充電電流，電池的不一致性，都有記錄。

《駕駛園》：有專家說磷酸鐵鋰電池的安全性能更好，是這樣嗎?電池的安全性能指的是什么?

丁立學(xué)：

電池的安全性通過兩種途徑考察，一是國家權(quán)威部門的性能試驗，做安全性能檢測；二是長期的實際運行，檢驗可靠性。

電池要防止短路，防止溫度過高，防止過充電，這是保證安全的前提。在車輛運行中，惡性的沖撞事故易造成電池組短路。

我們現(xiàn)在車上應(yīng)用的是被動的防護(hù)方法每箱電池有一個快速熔斷器，出現(xiàn)短路情況，熔斷器立即熔斷，10個箱子有10個熔斷器，把整車電池組斷成安全電壓。

每箱電池的安全性依賴電池自身的性能。要求電池短路后不能燃燒、不能爆炸?，F(xiàn)在用的電池，都要去國家指定的電池檢測中心做安全性能試驗，人為制造短路、過充現(xiàn)象，考核電池的安全性能。

理論上認(rèn)為磷酸鐵鋰電池的安全性能更好，但還沒有長時間的運行實踐驗證。

《駕駛園》：從續(xù)駛里程方面，能比較一下這兩種電池的高下嗎?

丁立學(xué)：

從學(xué)術(shù)上來說，續(xù)駛里程和材料沒有關(guān)系。任何電池和續(xù)駛里程的關(guān)系，一是容量要滿足要求，二是系統(tǒng)效率必須高，兩個條件缺不可。某廠家曾經(jīng)和我們奧運純電動大客車PK，送到北京來參展，裝了1000Ah的電池，這肯定能跑500公里，車的空載質(zhì)量已經(jīng)超過16噸，還怎么拉人，咱們車空載14.3噸，這種規(guī)格的車，滿載拉60人，滿載質(zhì)量不能超過18噸。系統(tǒng)優(yōu)化既要考慮到續(xù)駛里程的需要，又要考慮到車的自重的約束，電池太重，拉的乘客的重量和車的自重比例太小，相當(dāng)于就是拉著電池在跑，效率低。我們采用電池快速更換系統(tǒng)，既保證了系統(tǒng)的高效運行，又解決了續(xù)駛里程短的問題。

《駕駛園》：同樣規(guī)格，不同材料電池的容量，能不能差很大，比如說一種就比另一種能多充1倍電?

丁立學(xué)：

不可能。電池的重要指標(biāo)，就是單體容量，額定容量如果一樣，無論如何，最多可以多沖10％～20％。單體電池，有能量密度指標(biāo)，每公斤可以充多少瓦時都有數(shù)據(jù)的。鋰電池的能量密度，磷酸鐵鋰低于錳酸鋰，所以相同的容量，磷酸鐵鋰電池的體積、重量都要大一些。

電池性能要綜合考慮，過分強調(diào)電性能，勢必影響安全性能。專家對鋰離子電池研究結(jié)論：單體電池超過150Ah就具有安全性能的問題。國內(nèi)水平現(xiàn)在達(dá)到90Ah～100Ah。

《駕駛園》：您更看好磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景嗎?

丁立學(xué)：

電池的產(chǎn)業(yè)水平由幾個因素決定：

1原始創(chuàng)新技術(shù)水平；

2構(gòu)成電池的材料的成本和供貨；

3產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)及生產(chǎn)工藝水平。

從原始創(chuàng)新的理論上來說，目前的研究認(rèn)為磷酸鐵鋰電池更安全，壽命更長，能夠?qū)崿F(xiàn)大電流充放電，更有優(yōu)勢：從材料的成本和供貨上來說，我國磷酸鐵鋰材料豐富，材料成本低于錳酸鋰；從產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)來說，磷酸鐵鋰電池拿出樣品比較晚，產(chǎn)業(yè)化處在初級階段，生產(chǎn)工藝水平還處于半手工半機械化狀態(tài)，而錳酸鋰電池的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)及生產(chǎn)工藝水平相對比較成熟，并且錳酸鋰電池技術(shù)研究和生產(chǎn)水平也是在不斷發(fā)展中。所以在目前，兩種電池各有優(yōu)勢。

至于更看好哪個我覺得還不好說，有待發(fā)展，有待時間檢驗。

生產(chǎn)電池的核心材料——“隔膜”，基本完全依賴進(jìn)口

《駕駛園》：國內(nèi)電池研發(fā)、生產(chǎn)水平和國際先進(jìn)水平有哪些差距?

丁立學(xué)：

電池的原始創(chuàng)新技術(shù)狀態(tài)不太清楚。據(jù)我了解，首先產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)遠(yuǎn)不如國外，工藝規(guī)范、工藝流程和工裝設(shè)備等方面與國外相比還有很大差距。單體電池的生產(chǎn)自動化才能保證產(chǎn)品的一致性。另外電池的核心技術(shù)材料：“隔膜”，目前基本完全依賴進(jìn)口，用美國，日本等國家的產(chǎn)品。國內(nèi)做這方面研究的人和單位少能生產(chǎn)“隔膜”的企業(yè)則幾乎沒有。

上海世博會期間將使用300多臺新能源大客車

《駕駛園》：知道您最近一直都在上海，忙世博會的電動客車項目。能介紹一下上海這次新能源車的使用情況嗎?與奧運純電動大客車相比，上海世博會的純電動大客車技術(shù)上作了哪些改進(jìn)?

丁立學(xué)：

上海市政府積極地想在世博會期間展示國內(nèi)新能源車輛的應(yīng)用——完全是應(yīng)用不是試驗。這次新能源有三種類型的車：燃料電池大客車6臺i混合動力大客車120臺；純電動大客車180臺，分兩種，一種是電電混和(超級電容+動力電池)電動車60臺，一種是純電動大客車120臺。

我們和上汽集團(tuán)技術(shù)中心聯(lián)合開發(fā)這120臺純電動大客車，其實也就是應(yīng)用北京奧運純電動大客車的動力系統(tǒng)。上海申沃廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)^相比奧運時的設(shè)計，系統(tǒng)變化不大，主要是針對可靠性，在細(xì)節(jié)方面做了局部改進(jìn)。

王子冬

著名電池檢測專家，國家863計劃電池測試中心主任

《駕駛園》：當(dāng)前最成熟的電池技術(shù)是那種?

王子冬：最成熟的是鉛酸電池，但由于其重量大、體積大，比功率低，使用壽命短和日常維護(hù)麻煩等缺點，目前鎳氫電池是發(fā)展重點，鋰電池是發(fā)展方向。

《駕駛園》：如果給電動客車推薦一種電池，你推薦哪個?

王子冬：鋰電池，準(zhǔn)確說磷酸鐵鋰電池。

《駕駛園》：據(jù)我了解，奧運電動客車用的是錳酸鋰電池?

王子冬：其實兩種電池都裝了。錳酸鋰電池的研究稍早一點，最早的實驗車裝的是錳酸鋰電池。到2007年磷酸鐵鋰電池出現(xiàn)以后，奧運電動客車也裝了兩臺試用。

《駕駛園》：最近某客車廠家推出自主研發(fā)的新型電動車一次充電續(xù)航500公里，是否可以認(rèn)為國內(nèi)電動客車的電池研究自奧運以后又獲得突破，已居世界領(lǐng)先水平?

王子冬：不能這么說。續(xù)航能力不是技術(shù)問題，很簡單——裝的電池多就跑的遠(yuǎn)!別說500公里，就是1000公里也可以。這和加油車一樣的道理，設(shè)計時多裝一個油箱就可以跑得更遠(yuǎn)。但這樣車體就重了，會帶來其它使用問題。相比續(xù)航里程，我們更關(guān)心電池的長久實驗里程問題，比如說40萬公里壽命試驗。

《駕駛園》：該車使用的是磷酸鐵釩鋰電池?據(jù)廠家介紹，這種電池是在磷酸鐵鋰電池的基礎(chǔ)上加入了釩元素，可將電池容量提高，能簡單介紹一下這種電池嗎?

王子冬：和磷酸鐵鋰電池差不多。