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電池的技術路線
來源:全球電池網 日期:2010-10-25 點擊:
 磷酸鐵鋰電池因安全性被看好

 動力電池的比能量與比價格是純電動汽車普及的決定因素。鎳氫、鉛酸電池是比較成熟的電池,但比能量提高的空間比較小。鉛酸電池的基本元素是鉛,鎳氫電池的基本元素是鎳,兩者都屬于重金屬,自重大;而鋰電池的主要元素是鋰,本身非常輕,可以與多種化合物搭配,通過提升正負極材料的質量和電池的結構等提高電池的儲能量,因此鋰電池具有很大的發展空間,而且我國鋰資源儲量達380多萬噸,居世界第二位。在多種鋰電池技術路線中,磷酸鐵鋰電池為電動車的推廣起步提供了條件,磷酸鐵鋰電池之所以被看好,是因為它的安全性最好,而安全性是電池最基本的要求,只有在保證安全的情況下,才能談電池的儲能量。凡事都有兩面,安全性最好的磷酸鐵鋰電池,在性能上卻不是最好的。磷酸鐵鋰電池的比能量進一步提高在理論上存在困難,許多科學家在繼續研究新的動力電池材料與結構,3~5年內磷酸鐵鋰電池比能量可望達到150Wh/kg以上,比價格達到1.5元/kg以下,這是電動汽車開始普及的基本條件。但是高比能量總是面臨安全性的挑戰,因此不能盲目地做大電池,電池容量越大,安全性就越差。不過,也不能排斥其他鋰電池種類的發展,我們說的安全性是按百萬分之幾來統計的,只能說其他鋰電池發生安全性的概率要比磷酸鐵鋰電池高一些,除了攢-理上的差異,電池的安全性還與生產工藝、電池管理系統等多方面有關。

 鋰電池和鎳氫電池成為主要投資領域

 2009年、2010年,國內在電池方面的投資將達到60.18億元,這包括地方政府支持、國家科研項目撥款、企業投入以及風險投資等,這比以前的投資規模擴大了很多,其資金主要流向了鎳氫電池和鋰電池行業。2010年底,國內車用鎳氫動力電池和鋰離子動力電池的年生產能力將分別超過3.6億瓦時和40億瓦時以上,按每輛裝30Kwh(約合A級轎車續駛里程200公里)電池計,2010年底可滿足約15萬輛電動汽車裝車需求。2009年“十城千輛”示范車輛以混合動力公交車為主,2010年在向純電驅動公交車轉變,這樣對車用動力電池的需求將提升。

3~5年內鎳氫電池仍有市場

目前,用于電動汽車的電池主要有四種:鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池。現階段燃料電池的實用性較低,暫不做考慮。混合動力汽車所用電池體系中惟一被實際驗證并被商業化、規模化應用的就是鎳氫電池,全球已拒-批量生產的混合動力汽車幾乎全部采用鎳氫動力電池。傳統的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池本身技術比較成熟,但作為汽車動力電池則存在較大的問題。目前,越來越多的汽車廠家選擇鋰電池作為新能源汽車的動力電池。對于動力電池的路線之爭,業內普遍認為能量密度、衍-環壽命等性能占優的鋰離子電池將成為發展趨勢,而鎳氫電池具有性能穩定、工藝成熟的優勢,未來3~5年內仍將占有相當的市場份額。與其他類型的動力電池相比,鋰離子電池具有多方面的優勢:工作電壓高;比能量高,體積小,重量輕;衍-環壽命長。

 我國車用動力電池研發還存在三大問題。首先是制造的一致性問題,在制造工藝和設備上存在差距,制造標準還達不到一致性要求。其次是攢-材料的篩選問題,國內生產的攢-材料無法達到不同批次的一致性。第三是知識產權問題。雖然國內在磷酸鐵鋰電池的研究上已拒-取得了突破,但是國外在這方面擁有專利。

錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池應均衡發展

 現階段,行業對錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池有爭議,我認為應該均衡發展,不能厚此薄彼。錳酸鋰電池的優勢在于掌握自主知識產權,比能量高,但是衍-環壽命沒有磷酸鐵鋰電池長。而對于錳酸鋰電池存在的安全性問題,我認為在這方面爭論沒有什么意思,錳酸鋰電池的安全性可以通過提升電池系統的管理來解決。磷酸鐵鋰電池的優勢就是安全性高,衍-環壽命長,但是它的比能量低,材料一致性相對較差。對于專利問題,我認為對電池體系的影響不會太大,因為歐美掌握的是磷酸鐵鋰電池材料方面的專利。

 究竟選用哪種鋰電池?還是要根據車輛的要求來決定。比如有的車型需要衍-環壽命長的電池,就可以選擇磷酸鐵鋰,而有的車型需要重量輕、能量密度高的電池,就可以選擇錳酸鋰。未來幾年鋰電池取代鎳氫電池是必然的發展趨勢。從價格上看,鋰電池價格在不斷下降,而鎳氫電池的價格也逐步攀升。而且鎳氫電池的安全性遠低于鋰電池,容易熱失控,造成燃燒。因此,2006年6月豐田宣布,普銳斯[綜述 圖片 論壇]在4年內淘謄-鎳氫電池,選用鋰電池。但是大功率鋰電池的研發剛剛開始,只有當功率密度增加20~30倍時,才能取代鎳氫電池。

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