中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)2015年1月12日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2014年，中國(guó)新能源汽車生產(chǎn)78,499輛，銷售74,763輛，比上年分別增長(zhǎng)3.5倍和3.2倍。這標(biāo)志著中國(guó)的新能源車產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入高速增長(zhǎng)期。然而，目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)電動(dòng)整車廠的電池、電機(jī)依賴外購(gòu)，電控系統(tǒng)則由于涉及整車控制通常為自主研發(fā)或者聯(lián)合開(kāi)發(fā)。我們?cè)?jīng)聽(tīng)到過(guò)這樣的聲音，“中國(guó)的動(dòng)力電池技術(shù)與世界領(lǐng)先水平接近”，實(shí)際上真的是這樣嗎？
電動(dòng)汽車的發(fā)展可謂一波三折。在1834年，就誕生了第一輛電動(dòng)汽車，當(dāng)時(shí)使用的是干電池，續(xù)航里程很短。隨著卡爾·奔馳在1886年發(fā)明了內(nèi)燃機(jī)車之后，電動(dòng)汽車幾乎銷聲匿跡。1973年，中東爆發(fā)石油危機(jī)，使世界汽車巨頭又掀起了電動(dòng)車的研發(fā)浪潮，但因電池特性和技術(shù)限制，此次仍未能令電動(dòng)車發(fā)展起來(lái)。但我們看到1971年豐田推出了首款混合動(dòng)力車——普銳斯。其采用的是具備大電流充放能力的鎳氫電池，安全性好，但是比容量低，體積大。
第四代豐田普銳斯
隨著第四代普銳斯的誕生，該車除了HEV版本提供鎳氫電池外，還為其PHEV版本配備了鋰電池，比容量得到了提升，但安全性卻下降了。至此，我們不禁要問(wèn)，究竟哪類電池才是最好的？好電池的標(biāo)準(zhǔn)是什么？對(duì)此，匡德志指出，任何一類電池都有其優(yōu)劣勢(shì)，它們適合的應(yīng)用也不同。
主流動(dòng)力電池優(yōu)劣勢(shì)分析
當(dāng)前比較主流的電池包括超級(jí)電容器、金屬氫化物鎳電池、鋰離子電池、燃料電池。超級(jí)電容器的特點(diǎn)是可承受瞬間大電流充放電，但儲(chǔ)電量低，不能驅(qū)動(dòng)車輛長(zhǎng)時(shí)間的使用；金屬氫化物電池具備大電流充放電能力，安全性好，但是比容量低，體積較大；鋰離子電池的電壓在這幾類電池中最高，比容量高，但它的是安全性、低溫性能差；燃料電池從去年開(kāi)始走進(jìn)更多人的視線，能量?jī)?chǔ)備充足，可快速補(bǔ)充燃料，但成本高，瞬間輸出能力差，致命的缺陷是不能進(jìn)行能量的回饋，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)的車輛不能只用燃料電池實(shí)現(xiàn)剎車時(shí)能量的回收。
目前市場(chǎng)的主流的新能源汽車包括日產(chǎn)聆風(fēng)、豐田普銳斯、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)等，當(dāng)然還有紅得發(fā)紫的特斯拉Model S。這四款車無(wú)一例外地都采用了鋰電池或鎳氫電池，因此也可以看出，在上述四種動(dòng)力電池中，鋰電池與鎳氫電池是競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的兩類電池。許多業(yè)內(nèi)人士對(duì)功率密度、能量密度、最大容量等參數(shù)各有說(shuō)辭。
實(shí)際上，并非所有的參數(shù)都高才是最好的（當(dāng)然 也不可能實(shí)現(xiàn)）。匡德志指出，功率密度跟電池的應(yīng)用領(lǐng)域直接相關(guān)，如果用在混合動(dòng)力車對(duì)功率要求較高的領(lǐng)域，必然要求功率密度也較大；如果用在純電動(dòng)車對(duì) 功率要求不高但儲(chǔ)能要求較高的領(lǐng)域，功率密度要求則可以降低一些，但能量密度要夠大。匡德志強(qiáng)調(diào)，不論是鎳氫電池還是鋰電池，它的功率密度和能量密度都可 以通過(guò)電池設(shè)計(jì)者根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。
特斯拉Model S
例如，特斯拉Model S具有480公里的續(xù)航，其18650鋰電池的能量密度達(dá)到了200瓦時(shí)/千克；而雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)同樣采用鋰電池，由于其對(duì)于純電續(xù)航的要求并不高，只有60公里，因此其能量密度僅為88瓦時(shí)/千克（16千瓦時(shí)÷181千克）。
電池各項(xiàng)性能的關(guān)系
此外，動(dòng)力電池的各項(xiàng)性能是相互平衡的，或者 說(shuō)“牽制”的，電池性能的優(yōu)劣不取決于單個(gè)電池的某項(xiàng)特性，而取決于綜合性能。從上圖中我們可以看出，容量與耐久性、高溫性能與低溫性能、散熱性與絕緣 性、容忍性與成本是四組互相“矛盾”的參數(shù)。因此，匡德志強(qiáng)調(diào)，只有綜合考慮電池性能參數(shù)與環(huán)境之間的關(guān)系，才能真正具有應(yīng)用價(jià)值。
“安全性、壽命、成本”是最大瓶頸
我國(guó)是一個(gè)汽車大國(guó)，2014年產(chǎn)銷量雙雙超越2000萬(wàn)輛，然而，卻不是一個(gè)汽車強(qiáng)國(guó)，在傳統(tǒng)汽車技術(shù)領(lǐng)域如此，在新能源車技術(shù)領(lǐng)域亦是如此。我國(guó)的新能源車三大核心要素電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)力都稱不上強(qiáng)，尤其在電池方面主要依賴外購(gòu)。因此所謂的“彎道超車”一說(shuō)不免令人覺(jué)得盛名之下，其實(shí)難副。
我們先來(lái)看一組數(shù)據(jù)，可以對(duì)國(guó)內(nèi)外在動(dòng)力電池發(fā)展上的差距有個(gè)直觀了解。近日，日本知名動(dòng)力電池公司PEVE官網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)稱，已經(jīng)賣出了800萬(wàn)套動(dòng)力電池，日本混動(dòng)車占所有汽車銷量的40%。相比之下，2014年，我國(guó)的新能源車總銷量也不到8萬(wàn)輛，這其中又有多少的電池出自中國(guó)本土企業(yè)？巨大的級(jí)差令人細(xì)思恐極。那么，我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在哪？又是在哪些技術(shù)上遇到了瓶頸？
匡德志指出，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池技術(shù)的瓶頸在于壽 命、安全性和成本。這三點(diǎn)并非完全獨(dú)立，而是互相關(guān)聯(lián)的。電池壽命指的是循環(huán)壽命和擱置壽命，循環(huán)壽命的降低主要來(lái)自電池成組過(guò)程中的一致性問(wèn)題。循環(huán)壽 命低將增加電池更換需求，這會(huì)大大增加電動(dòng)車使用成本。而擱置壽命是指電池在靜態(tài)放置狀態(tài)下壽命的衰減。在汽車應(yīng)用中，電池大部分時(shí)間處于擱置狀態(tài)，從實(shí) 際應(yīng)用來(lái)看，車輛在夏天的高溫暴曬狀態(tài)下，電池的衰減非常明顯。
其介紹，在使用鎳氫電池，尤其是功率型鎳氫電池時(shí)，更多地保證電池在較小里程范圍使用，可以延長(zhǎng)壽命。另外，電池的使用溫度對(duì)壽命也有影響，溫度越高，壽命越短。鎳氫電池以35℃為界限，溫度每升高10℃，壽命會(huì)縮減一半。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，加裝熱管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池溫度的管理，保持其在恒溫下使用，同樣可以延長(zhǎng)電池壽命。
與電池壽命和安全性相關(guān)的最重要的系統(tǒng)是BMS（電池管理系統(tǒng)）?？锏轮緩?qiáng)調(diào)，BMS是保證電池應(yīng)用的核心部件。在電池完成一致性生產(chǎn)后，能夠確定電池壽命的主要因素在于BMS。目前國(guó)內(nèi)BMS已基本能消除單體以至模塊條件下過(guò)電壓、短路、擠壓等情況下的安全隱患，但整包級(jí)別的安全性仍沒(méi)有完全解決，這也是電池技術(shù)的瓶頸之一。
匡德志補(bǔ)充，不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的BMS，均可以由專業(yè)的公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是，關(guān)于電池內(nèi)部的控制和對(duì)電池特性的識(shí)別，必須由電池企業(yè)提出自己的需求。因?yàn)槠髽I(yè)對(duì)自己電池的了解是最深的，所以自主開(kāi)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的最優(yōu)控制。這是匡總給國(guó)內(nèi)電池企業(yè)的建議，科霸本身也是這么做的。
總結(jié)：
與傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)一樣，我國(guó)在新能源車動(dòng)力電池領(lǐng)域也需要經(jīng)歷從外購(gòu)到合作研發(fā)，再到自主開(kāi)發(fā)的過(guò)程。不論是對(duì)于新能源車企，還是動(dòng)力電池企業(yè)來(lái)說(shuō)，追求的目標(biāo)的不能僅限于產(chǎn)銷量，而是從細(xì)小元件著手，潛心研發(fā)，實(shí)現(xiàn)瓶頸突破。
正如匡德志所說(shuō)，我國(guó)雖然在動(dòng)力電池技術(shù)水平上落后于國(guó)際，但我們有著廣闊的汽車市場(chǎng)作為后盾，這為我們趕超國(guó)外先進(jìn)水平提供了機(jī)遇。
