動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)發(fā)展路線探討

　　對(duì)于電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車來(lái)說(shuō)，其核心技術(shù)在于電池，與其他類型的電池比較，動(dòng)力鋰離子電池雖然具有價(jià)格高、安全性能差的缺點(diǎn)，但其具有比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等重要優(yōu)點(diǎn)，因此具有更廣闊的發(fā)展前景。動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)發(fā)展也日新月異，從容量及結(jié)構(gòu)上都有所改進(jìn)，有關(guān)專家表示，無(wú)論電池廠商采用哪種技術(shù)路線，都應(yīng)滿足使用安全性高、環(huán)境溫差范圍廣、充放電功能性強(qiáng)、倍率放電使用性好等條件。

　　電池容量大小涉及技術(shù)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(yīng)用于3C電子產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展得十分成熟，總體利潤(rùn)呈降低趨勢(shì)。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(dòng)力電池，同樣有小型動(dòng)力電池和大型動(dòng)力電池兩種，前者主要用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等，后者用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域。目前，純電動(dòng) (EV)、可插電式混合動(dòng)力(PHEV)、混合動(dòng)力(HEV)3種類型的動(dòng)力汽車正處在快速發(fā)展時(shí)期，備受行業(yè)關(guān)注。作為未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的核心，動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了空前關(guān)注，已被各主要國(guó)家上升到了戰(zhàn)略高度。

　　深圳市吉陽(yáng)自動(dòng)化科技有限公司總裁陽(yáng)如坤介紹說(shuō)，小電池?zé)o論是在產(chǎn)品利潤(rùn)還是發(fā)展規(guī)模上都無(wú)法與大電池相比，雖然目前動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模還很小，但電動(dòng)汽車的量產(chǎn)為動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了重要的發(fā)展機(jī)會(huì)。據(jù)行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)的測(cè)算，近幾年，動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)將超過(guò)全球手機(jī)鋰離子電池市場(chǎng)的規(guī)模，這種改變將引發(fā)相關(guān)制造設(shè)備和廠房新一輪的投資熱，同時(shí)，新進(jìn)入動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的各大廠商將使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈。

　　目前，究竟采用單體大容量電池技術(shù)方案還是采用小容量電池并聯(lián)技術(shù)方案，一直是業(yè)內(nèi)爭(zhēng)論的問(wèn)題，而到底采用哪種技術(shù)路線，關(guān)鍵看電池組的結(jié)果，要看是否在體積、重量、產(chǎn)品質(zhì)量、性能、價(jià)格、安裝的方便性等方面具有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　陽(yáng)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(fèi)用問(wèn)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(dòng)化、包裝、電、熱、安全、監(jiān)測(cè)和控制以及與車輛其他部分的接口等諸多問(wèn)題，不同情況下使用哪種技術(shù)必須根據(jù)具體應(yīng)用權(quán)衡分析，至于哪種類型會(huì)大行其道還得看今后整個(gè)電池材料、電池設(shè)計(jì)及電池制造技術(shù)的發(fā)展而定。

　　中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)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(shù)問(wèn)題，也涉及成本問(wèn)題。他認(rèn)為，采用大容量單體電池串聯(lián)更合理些，也更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前有些企業(yè)采用上(數(shù))萬(wàn)只“18650”小電池并串聯(lián)的方法制成動(dòng)力電池組，主要基于小電池技術(shù)較成熟，已在筆記本電腦等產(chǎn)品上獲得較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用考驗(yàn)，電池一致性好，加上還沒(méi)有成熟的大電池生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等方面考慮。從數(shù)理概率分析，上(數(shù))萬(wàn)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(hù)(平衡)元器件等，成本會(huì)大幅度增加，技術(shù)上即使可行，最終也會(huì)被市場(chǎng)淘汰。

　　電池結(jié)構(gòu)要綜合考慮

　　除了容量大小外，目前在動(dòng)力鋰離子電池中，采用的結(jié)構(gòu)也不盡相同：高功率型的采用卷繞結(jié)構(gòu)比較多，高能量型的采用疊片結(jié)構(gòu)比較多?！白鳛閯?dòng)力電池，我還是比較傾向于疊片技術(shù)，卷繞的熱失控很難控制，并且散熱是問(wèn)題?！标?yáng)如坤表示。

　　他認(rèn)為，從有利于制造的角度講目前有3種動(dòng)力電池的技術(shù)路線正在逐步走向成熟，它們有共同的特點(diǎn)，如配件及設(shè)備成熟、相對(duì)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(dòng)力型的18、26、32及42系列;二是卷繞的方形動(dòng)力電池，表現(xiàn)為內(nèi)部多電芯組合，形成大容量(50安時(shí)左右);三是疊片電池，相對(duì)來(lái)講疊片可以做更大容量的電池?！翱v觀全球動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展，單體能夠在100安時(shí)以上的大規(guī)模生產(chǎn)的不多，我們認(rèn)為這不是一個(gè)單純的設(shè)計(jì)和膽量的問(wèn)題，而是要綜合考慮動(dòng)力電池的化學(xué)機(jī)理、電池的熱學(xué)特性、電磁場(chǎng)特性、電池的可制造性、電池的材料及元部件供給、設(shè)備的成熟性和可靠性等方面的因素?！标?yáng)如坤說(shuō)。

　　同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副教授魏學(xué)哲告訴記者，從電池規(guī)格來(lái)說(shuō)主要分方形疊片和圓柱形，針對(duì)新能源汽車的應(yīng)用，上海恒動(dòng)汽車電池有限公司將堅(jiān)持方形疊片的技術(shù)路線，主要依據(jù)是：

　　從單體而言，方形疊片技術(shù)可以更好地把電池內(nèi)部的熱量導(dǎo)出來(lái)，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(jié)合，滿足新能源汽車長(zhǎng)循環(huán)壽命和擱置壽命的要求。

　　方形疊片成組時(shí)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(wèn)題之一。

　　魏學(xué)哲表示，毫無(wú)疑問(wèn)，目前小型圓柱形電池生產(chǎn)工藝和設(shè)備的成熟度要高于大型方形疊片電池，也就是說(shuō)，從動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)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(yīng)用。而上海恒動(dòng)汽車電池有限公司不打算回避這個(gè)問(wèn)題，將以方形疊片電池設(shè)計(jì)和制造為突破口，以模塊集成和電池包設(shè)計(jì)為基本應(yīng)用邊界，結(jié)合電池管理技術(shù)，以明確干凈的接口解決產(chǎn)業(yè)鏈上的基本技術(shù)問(wèn)題。