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(xué)、政界、產(chǎn)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(jù)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(biāo)。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，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(shè)施需健全，是當(dāng)前電動汽車發(fā)展面臨的主要問題。與會者認(rèn)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(zhì)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(rèn)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(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)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(dá)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(dá)到2000次或10年以上；到2020年，動力電池模塊比能量達(dá)到300瓦時/公斤以上，成本降至1.5元/瓦時以下。”王慶生總經(jīng)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(biāo)，必須有新的材料出現(xiàn)。威高東生已經(jīng)開始布局聚合物鋰離子動力電池上游材料領(lǐng)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(shù)造就先進(jìn)的“多孔態(tài)” 聚合物鋰離子動力電池
據(jù)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(shè)，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(shè)備等產(chǎn)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(chǎn)品為輔的產(chǎn)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(jīng)理表示，目前國內(nèi)生產(chǎn)動力電池的企業(yè)數(shù)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(jù)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(nèi)工作，能量密度高達(dá)140~170wh/kg，是國內(nèi)為數(shù)不多的企業(yè)之一。”{$page$}
據(jù)了解，威高東生與俄羅斯國立遠(yuǎn)東理工大學(xué)、圣彼得堡國立技術(shù)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)等5所高校合作建立了研究中心，并在彼得堡國立技術(shù)大學(xué)門捷列夫?qū)嶒炇医⒘斯δ懿牧蠂H研究中心，目的是依托上述科研院所的技術(shù)研發(fā)平臺，充分發(fā)揮各自的人才和學(xué)科優(yōu)勢，開展功能材料方面的科研合作和技術(shù)交流，攻克新材料技術(shù)難題。
動力電池的性能除了取決于材料之外，還與其體系、結(jié)構(gòu)、工藝有著莫大的關(guān)系。
威高東生是國內(nèi)首家采用有機無機復(fù)合膜技術(shù)，獲得多項專利，隔膜技術(shù)登錄為國家科技成果。其隔膜為三維多孔材料復(fù)合膜區(qū)別于日美的結(jié)構(gòu)復(fù)合膜，是國際首家采用此技術(shù)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(jié)合“多孔電極”疊片技術(shù)，即隔膜為三維多孔結(jié)構(gòu)，電極本身也是多孔結(jié)構(gòu)，因此電極反應(yīng)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(dǎo)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(chǎn)熱低。此外，高繞度高曲度多孔結(jié)構(gòu)比表面積大吸液率保液率高，離子快速交換化學(xué)摩擦產(chǎn)熱低，極化產(chǎn)熱小。電池工作產(chǎn)熱小。
據(jù)了解，威高東生的采用外嵌網(wǎng)狀集流體技術(shù)及表面預(yù)處理技術(shù)，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(shè)計空間大。采用相分離技術(shù)，無游離態(tài)電解質(zhì)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(wǎng)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(dá)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(jīng)理表示，事故發(fā)生之后對行業(yè)產(chǎn)生了很大的沖擊波，國家隨之提升了動力電池的安全指標(biāo)。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(shù)-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(wù)是國內(nèi)少有的。并且是2012年首家三元聚合物鋰電池組通過201所認(rèn)證企業(yè)，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)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(biāo)認(rèn)證。
據(jù)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(hù)，為電池使用提供了更為穩(wěn)定更為可靠的技術(shù)保障。
據(jù)王慶生總經(jīng)理介紹，威高東生與國內(nèi)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(jīng)成功應(yīng)用于純電動大巴和電動小型車輛，并服務(wù)于“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程。經(jīng)過近2年的實際運行，車輛至今良好，應(yīng)用效果深受整車廠好評。威高東生技術(shù)完全自主知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品同時廣泛應(yīng)用于國家軍工、航天，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。
企業(yè)做一流產(chǎn)品 配合政府及行業(yè)組織促進(jìn)電動汽車市場發(fā)展
與2010年和2011年相比，最近兩年國內(nèi)電動汽車相關(guān)的項目（含動力電池、電池材料）新建開工數(shù)量顯著減少。同時，有觀點認(rèn)為，“電動汽車將是下一個新能源泡沫”。對此，王慶生總經(jīng)理分別從政府監(jiān)管、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和企業(yè)的角度表達(dá)了自己的看法。
首先，從政府監(jiān)管層面來講，王慶生總經(jīng)理認(rèn)為，國家導(dǎo)向應(yīng)更為具體更加嚴(yán)謹(jǐn)，他表示，前幾年各地方電動汽車相關(guān)項目上馬“是一股腦的盲目跟風(fēng)，不管基礎(chǔ)怎樣，技術(shù)如何，市場在那，風(fēng)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(dǎo)和管理，對一些不具備基礎(chǔ)條件的項目，政府在批準(zhǔn)時應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)，要綜合考慮資源的利用，就項目的團(tuán)隊、資金支撐，以及產(chǎn)品市場導(dǎo)向。都要分析，對電動汽車相關(guān)產(chǎn)品設(shè)置準(zhǔn)入制度，提高準(zhǔn)入門檻，引導(dǎo)行業(yè)健康有序發(fā)展。”對行業(yè)對產(chǎn)業(yè)負(fù)責(zé)。
其次，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟要提供技術(shù)對接平臺，行業(yè)協(xié)會要完善相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。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(wù)于企業(yè)。
第三，企業(yè)要做好技術(shù)沉淀和儲備，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，使之不斷完善。注重團(tuán)隊建設(shè)，電池不是一個人也不是一個學(xué)科的事，提升產(chǎn)品技術(shù)國內(nèi)外市場的競爭力。
王慶生總經(jīng)理指出，在電動汽車相關(guān)技術(shù)研發(fā)方面，國內(nèi)是多以高校人員為技術(shù)主導(dǎo)，產(chǎn)品工程化缺乏實際經(jīng)驗，產(chǎn)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(nèi)企業(yè)應(yīng)該沉下心來，研究自身的產(chǎn)品特色和技術(shù)優(yōu)勢，拿出一流的產(chǎn)品適應(yīng)市場需求。”
王慶生總經(jīng)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(wù)和設(shè)施必須進(jìn)一步完善。需要整個行業(yè)的合作。<