動力鋰離子電池技術發(fā)展路線探討

　　對于電動汽車和混合動力車來說，其核心技術在于電池，與其他類型的電池比較，動力鋰離子電池雖然具有價格高、安全性能差的缺點，但其具有比能量大、循環(huán)壽命長等重要優(yōu)點，因此具有更廣闊的發(fā)展前景。動力鋰離子電池的技術發(fā)展也日新月異，從容量及結構上都有所改進，有關專家表示，無論電池廠商采用哪種技術路線，都應滿足使用安全性高、環(huán)境溫差范圍廣、充放電功能性強、倍率放電使用性好等條件。

　　電池容量大小涉及技術和成本

　　鋰離子電池按體積大小可分為小電池和大電池兩種，小電池通常應用于3C電子產(chǎn)品，相關技術及產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展得十分成熟，總體利潤呈降低趨勢。目前的鋰離子電池產(chǎn)品，85%以上是小電池。

　　大電池又俗稱動力電池，同樣有小型動力電池和大型動力電池兩種，前者主要用于電動工具、電動自行車等，后者用于電動汽車和儲能領域。目前，純電動 (EV)、可插電式混合動力(PHEV)、混合動力(HEV)3種類型的動力汽車正處在快速發(fā)展時期，備受行業(yè)關注。作為未來汽車產(chǎn)業(yè)的核心，動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了空前關注，已被各主要國家上升到了戰(zhàn)略高度。

　　深圳市吉陽自動化科技有限公司總裁陽如坤介紹說，小電池無論是在產(chǎn)品利潤還是發(fā)展規(guī)模上都無法與大電池相比，雖然目前動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模還很小，但電動汽車的量產(chǎn)為動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)帶來了重要的發(fā)展機會。據(jù)行業(yè)權威機構的測算，近幾年，動力鋰離子電池市場將超過全球手機鋰離子電池市場的規(guī)模，這種改變將引發(fā)相關制造設備和廠房新一輪的投資熱，同時，新進入動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的各大廠商將使相關領域的技術競爭更趨激烈。

　　目前，究竟采用單體大容量電池技術方案還是采用小容量電池并聯(lián)技術方案，一直是業(yè)內(nèi)爭論的問題，而到底采用哪種技術路線，關鍵看電池組的結果，要看是否在體積、重量、產(chǎn)品質(zhì)量、性能、價格、安裝的方便性等方面具有競爭力。

　　陽如坤表示，在PHEV、HEV和EV上使用單體大容量電池與小容量并聯(lián)電池是有很大區(qū)別的，采用單體大容量電池存在裝配成本低，但制造直通率低，電池成本高，不利于散熱管理等不足;小容量并聯(lián)的電池組單體直通率高，成本低，安全性能好，但它們之間有太多連接，需要很好地解決集成裝配費用問題。所以要發(fā)揮蓄電池的最佳性能，需要考慮制造效率、自動化、包裝、電、熱、安全、監(jiān)測和控制以及與車輛其他部分的接口等諸多問題，不同情況下使用哪種技術必須根據(jù)具體應用權衡分析，至于哪種類型會大行其道還得看今后整個電池材料、電池設計及電池制造技術的發(fā)展而定。

　　中國電池工業(yè)協(xié)會副理事長王金良表示，電池組采用大容量單體電池還是小容量電池并聯(lián)，這不僅涉及技術問題，也涉及成本問題。他認為，采用大容量單體電池串聯(lián)更合理些，也更具有市場競爭優(yōu)勢。目前有些企業(yè)采用上(數(shù))萬只“18650”小電池并串聯(lián)的方法制成動力電池組，主要基于小電池技術較成熟，已在筆記本電腦等產(chǎn)品上獲得較長時間的應用考驗，電池一致性好，加上還沒有成熟的大電池生產(chǎn)經(jīng)驗等方面考慮。從數(shù)理概率分析，上(數(shù))萬只電池混聯(lián)，存在產(chǎn)品缺陷和工藝缺陷的幾率將大幅度增加，另外小電池要用更多的零配件，如外殼、連接件、單體電池保護(平衡)元器件等，成本會大幅度增加，技術上即使可行，最終也會被市場淘汰。

　　電池結構要綜合考慮

　　除了容量大小外，目前在動力鋰離子電池中，采用的結構也不盡相同：高功率型的采用卷繞結構比較多，高能量型的采用疊片結構比較多?！白鳛閯恿﹄姵?，我還是比較傾向于疊片技術，卷繞的熱失控很難控制，并且散熱是問題。”陽如坤表示。

　　他認為，從有利于制造的角度講目前有3種動力電池的技術路線正在逐步走向成熟，它們有共同的特點，如配件及設備成熟、相對生產(chǎn)量比較大、生產(chǎn)的廠家比較多。這3種路線是：一是卷繞圓柱電池，如動力型的18、26、32及42系列;二是卷繞的方形動力電池，表現(xiàn)為內(nèi)部多電芯組合，形成大容量(50安時左右);三是疊片電池，相對來講疊片可以做更大容量的電池?！翱v觀全球動力鋰離子電池的發(fā)展，單體能夠在100安時以上的大規(guī)模生產(chǎn)的不多，我們認為這不是一個單純的設計和膽量的問題，而是要綜合考慮動力電池的化學機理、電池的熱學特性、電磁場特性、電池的可制造性、電池的材料及元部件供給、設備的成熟性和可靠性等方面的因素?！标柸缋ふf。

　　同濟大學汽車學院副教授魏學哲告訴記者，從電池規(guī)格來說主要分方形疊片和圓柱形，針對新能源汽車的應用，上海恒動汽車電池有限公司將堅持方形疊片的技術路線，主要依據(jù)是：

　　從單體而言，方形疊片技術可以更好地把電池內(nèi)部的熱量導出來，有利于溫度分布的一致性;從模塊而言，有利于將單體散熱與模塊及電池包的冷卻系統(tǒng)相結合，滿足新能源汽車長循環(huán)壽命和擱置壽命的要求。

　　方形疊片成組時可以有更好的空間利用率，空間利用率是目前新能源汽車布置上最為棘手的問題之一。

　　魏學哲表示，毫無疑問，目前小型圓柱形電池生產(chǎn)工藝和設備的成熟度要高于大型方形疊片電池，也就是說，從動力電池產(chǎn)業(yè)鏈來看，做小型圓柱形電池，是把困難留給了電池模塊集成、電池包集成和車載應用。而上海恒動汽車電池有限公司不打算回避這個問題，將以方形疊片電池設計和制造為突破口，以模塊集成和電池包設計為基本應用邊界，結合電池管理技術，以明確干凈的接口解決產(chǎn)業(yè)鏈上的基本技術問題。