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动力锂离子电池快速发展 |
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| http://cn.newmaker.com
7/11/2008 11:54:00 AM
佳工机电网
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动力锂离子电池随着其安全性、性能的提高，成本的降低，愈来愈显示出极强的生命力，也将带给相关企业一个充满生机的未来。
动力锂离子电池起步晚、发展快
随着世界石油资源的日益枯竭，及对于环境造成的污染，汽车的动力源将不得不逐步摆脱石油资源的束缚而采用一些新的能源取代，这直接推动着汽车业的一次重大技术革命。其中，以动力蓄电池为主要或辅助动力源的混合动力(HEV)或纯电动汽车(EV)是主要发展方向之一。
自从1991年索尼公司成功地把锂离子蓄电池商品化以来，锂离子蓄电池已成为手机、笔记本电脑和数码电子产品的主导电源。最近，作为新生代产品，动力锂离子电池以其能量密度和功率密度都较大、无记忆效应、自放电较小以及循环寿命较长等特点而渐渐成为车载动力蓄电池的主流选择之一。当前许多知名的汽车制造商都致力于开发采用锂离子动力电池的电动汽车，如美国福特、克莱斯勒，日本丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。
国外政府及企业在HEV及EV动力锂离子电池研发上做出了很大的努力。日本制定了新阳光计划，参研公司包括日立、GS-Yuasa和松下。丰田公司在取得HEV用氢镍电池经营权的同时，投资建设了自己的动力锂离子蓄电池的生产线，并尝试把锂离子蓄电池应用于混合动力车。NEDO又于2007年2月公开了新的电动汽车用蓄电池开发计划。此外，韩国LG也开始研制大功率聚合物锂离子电池，目前已推出6Ah-144Wh/kg和10Ah-158Wh/kg两种型号的动力电池。美国能源部(DOE)已支持了三代动力锂离子蓄电池的研发。法国SAFT公司研制出两种规格的高功率锂离子电池，比功率分别为l500W/kg及350W/kg。
中国的锂离子电池产业起步虽晚于日本，但发展非常快，在动力锂离子电池的研发上也投入了大量财力、物力。国家863计划设立了电动汽车重大专项，中科院物理研究所、北京有色金属研究院、中国电子科技集团公司第十八研究所等单位参加了该项目，分别开发了EV和HEV用两类动力电池，其中一些单位已采用了安全的锰体系正极活性材料。“十一五”、863电动汽车重大专项又对HEV、PHEV（外接充电式混合动力汽车）、FCV（燃料电池车）用动力锂离子电池关键材料和电池的研发给予大力支持。
车用要求高于消费应用
虽然，国内外对于动力锂离子电池都投入了大量的财力、物力去研究。但是，动力锂离子电池在新能源汽车中的使用尚有发展瓶颈，主要在于：1.10到15年的使用寿命，2.能够在-30℃到50℃环境温度范围内有令人满意的性能，3.足够低的成本，4.在车载工况下，特别是在车辆事故时电池有足够好的安全性能。
以锂离子电池正极活性材料的发展为例，由于车辆动力性的要求以及车况环境的复杂，锂离子电池面临着过充、过放、高低温等情况，而可能导致其寿命急剧衰减甚至出现个别的极端状况如起火、爆炸等安全隐患。所以对于动力锂离子电池而言，其安全性的要求远远高于普通的手机、笔记本计算机产品中使用的锂离子电池。最初用来做正极材料的LiCoO2、Li(NiCo)O2在过充和高温状态下的安全性存在问题，不能满足车用。
之后研制出的LiMn2O4正极材料，虽然在安全性上有明显改善，在成本上也低于LiCoO2，但是有高温时容量衰减较快的性能缺陷；而最近的研发热点，LiFePO4正极活性材料，虽然在高温特性、安全性及成本上都优于前面几种。但是，其振实密度偏低，从而导致其体积比容量较传统的LiCoO2材料低，制备工艺也比较复杂。除了正极活性材料的研发之外，负极材料、电解液的发展也有着同样的问题。总之，动力锂离子电池产业化的发展是一个系统的工作，要突破面临的发展瓶颈，必须在正负极材料、电解液、隔膜、管理系统的研究以及生产工艺上都有进一步的创新。
对于车用动力电池而言，由于在应用中都是串并联使用，对于产品一致性的要求要远远高于在消费类电子设备中的应用。因此，在制造工艺上需要有长足的提高，采用先进的自动化生产设备，是车用动力电池的重要特征。
投入车用领域需谨慎
电池在新能源汽车中的应用，为电池产业开辟了巨大的发展空间，为处于产业链上下游的各类企业提供了新的机遇。对于电池生产企业，需要保证单体电池的安全性、电性能及一致性的提高，对于车载应用，还需要有从事锂离子电池总成及管理系统设计的企业。对于处于下游的HEV、EV等新能源汽车的制造企业，更安全、高性能的动力锂离子的运用，将使其整车生产从试制阶段步入量产，从而真正去推动汽车行业的技术革命，改变人们的生活。
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