自主开发的锂离子蓄电池将应用混合动力汽车

  中国是一个经济正在快速地发展的发展中国家，汽车已成为城市的主要污染源，也是每年要花费大量外汇进口石油的原因。油电混合式电动车（HEV）和电油混合式电动车（PHEV）是目前国际上发展最快的两类电动车。HEV完全靠加油站添加燃料，不需要外部充电，这种车辆排放的污染气体不到通常汽车的30%，油耗通常可降低25%~50%，丰田年销售几十万辆的Prius等已在市场上获得了成功。PHEV的电池的容量较大，可以完全依靠电力行驶一定的里程，也有人称之为插电式混合电动汽车，一般PHEV一次充满电可行驶20~80公里，短途行驶可完全依靠电力运行；当需要长距离行驶时，油箱中有油，切换到HEV模式运行即可。这种车辆可以更大幅度地减少汽油的用量，对于家用小轿车，美国有人预测其节油可达90％。PHEV的另一个好处是可充分的利用夜间的低谷电以实现电网电力的充分的利用，受到电网公司的欢迎。

  发展电动汽车是我国企业工业发展的重大机遇，高功率电池是混合动力汽车的核心部件之一，理想的混合电动汽车电源对比功率和比能量这两项核心指标都要求达到很高的水平，且能在宽广的工作时候的温度范围内工作，其寿命更要求与汽车的常规使用的寿命相当。

  与其他蓄电池比较，锂离子蓄电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快充、自放电率低、工作时候的温度范围宽和安全可靠等优点，已成为手机、笔记本电脑等移动电子设备的基本配备电源，并已开始批量应用于电动车辆。汽车工业要求锂离子动力电池的寿命比小型电池长两倍以上，成本降50％，单体容量增加10倍以上，生产规模增加几十甚至上千倍。目前锂离子电池行业正在和即将发生结构上的重大调整，动力电池的产业化正伴随着材料、工艺和装备的重大革新开始起飞。传统的钴基氧化物正极材料正在为成本更低和安全性好的锰基氧化物和磷酸盐材料取代，用于小型电池的电极制备工艺也将会逐渐地被高效、低能耗和污染小的新工艺所取代，相应的材料制备技术、电池制造技术、工艺和装备不断地创新和深入发展。

  动力锂电池要求的材料和制造技术与小电池均有区别，其产业化注定是一个漫长的过程，需要技术、资本、管理、应用的全面结合才能处理问题。在这样的领域，日本政府已投入超过10亿美金，已经做了20年的产业布局，推出了成熟的产品。

  中科院物理研究所的锂充电电池研究开发项目，连续20年一直获得“863”计划等国家项目的支持，在锂离子电池研究、开发、产业化上摔打了20多年，在本领域享有较高的国际声誉，已发表相关论文200多篇，申请国内外专利30多项，在某些技术、某些关键点上形成了独特的技术优势。11年前，物理所的科研人员就开始了锂离子的产业化历程。从小型电池产业化，突破动力电池关键材料技术，到动力电池产业化一路走过来，锂离子动力电池的关键材料除隔膜目前仍依赖国外进口，正负极材料、电解液等通过自主开发都达到相当的水平，已部分满足了小型动力电池的需要。“十五”期间，锂离子电池在“863”电动汽车重大专项的支持下解决了高功率输出的问题，安全性也得到了极大的提高。依托于中科院物理所技术的苏州星恒电源有限公司（下简称“星恒”）创造性地实现了平板电池的机械化生产。2004年，星恒研发的10安时高能量型和7.5安时高功率型锰酸锂离子动力电池已通过美国UL安全测试，成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池，目前产品已批量供应国内外市场。开发的15安时高功率电池通过“863”电动汽车重大专项组织的统一测试，“十五”期间已成功应用于燃料电池混合电动轿车概念车“超越二号”和“超越三号”。8安时高功率电池已成为“上海”牌燃料电池混合轿车的标配。也赶上了电瓶车产业的大发展时期，现在星恒已将产品提供给多家国内电瓶车行业领先的客户进行锂电池电动车的合作开发与生产。星恒以我们自己的技术、设备和原材料为主，带动一个国内相关产业链的发展。

  发展电动汽车，需要高可靠性和低成本的电池，以前的一个怪圈是，动力电池生产没形成规模、成本高、可靠性差，电动车厂家不愿意用，电池厂家的产品卖不出去，就不可能扩大生产规模和通过大量生产提升产品的稳定性和可靠性，电池价格就会居高不下，也谈不上产品的可靠性和稳定能力。与日本有了成熟的电动汽车市场相比，中国的动力电池产业高质量发展面临一个很大的困难，星恒首先进入电瓶车市场将有利于打破这个怪圈。慢慢的变多的老百姓骑电瓶车，支持了动力电池这一行业，增加了产品的需求，生产和技术水平慢慢的升高，产业规模慢慢的变大，产品的稳定性和可靠性就会大幅度提升，成本也会降下来。随着电瓶车电池批量化生产，星恒的混合电动汽车用高功率锂离子电池的稳定性也在慢慢地提高，2006年搭载星恒15安时锂离子动力电池的燃料电池混合电动轿车“超越3号”，在法国巴黎举办的必比登挑战赛中，在所有7个项目的评测中取得了“4A2B”的骄人成绩，至去年年底示范运行已超过两万公里。

  应该说，在国家“863”项目的支持下，在包括物理所、山东齐兴、上海图尔、无锡晶石在内的广大兄弟单位的帮助支持下，苏州星恒经过多年的努力，在使用锰酸锂作为正极材料的高功率电芯的安全性方面取得了不错的成绩。目前的高功率锂离子电池已具有80Wh/kg的比能量和高于2000W/kg的比功率。但汽车工业要求电池具有15年的周期寿命目前对我们仍就是一个很大的挑战，能满足混合电动汽车15年常规使用的寿命要求的材料需要全力发展，需要研究单位和企业的通力合作。

  动力电池的产业化起步，随着动力型锂离子电池材料的产业化进程的深入，必将大大促进动力电池产业的技术进步，无论从安全性、高温循环性、常规使用的寿命，还是从制造成本上讲，都将把动力电池的产品推广和市场开发推向新的高度。而另一方面，新的、动力型锂离子电池正极材料的发展又对上游原材料生产企业提出了更高的要求，将促进上游产业在产品质量以及减少相关成本等方面加快速度进行发展。相信未来几年里，锂离子动力蓄电池会逐渐占领电动车市场。