專家談電動客車主流鋰電池技術

王曉勇

丁立學

電氣高級工程師，電動車輛國家工程實驗室電子電器部主任，奧運純電動大客車設計師

《駕駛園》：請介紹一下目前電動客車上應用的主流鋰電池技術?

丁立學：

電動客車的關鍵部件還是要看電池，電池始終是制約電動車發展的一個瓶頸。一直發展到現在，全世界還沒有一家企業或研究機構拿出理想的適用于電動大客車的動力電池。

目前國內使用主要是兩種鋰電池：以中信國安盟國利公司為代表研發的錳酸鋰電池和北大先行研發成功的磷酸鐵鋰電池。兩種鋰電池各有所長，目前都在使用。大批量使用還是錳酸鋰電池。磷酸鐵鋰電池研發成功比較晚，沒有量產，只是小批量在用。

奧運會后一年時間了，電池水平又得到一定發展。首先電池的產業化基礎有了很大提高：其次有了磷酸鐵鋰新型電池的競爭，有競爭，使得錳酸鋰材料電池的性能質量有了很大提高，同時價格也降了不少。

50臺奧運純電動大客車都是裝的錳酸鋰電池，但是在奧運會之前，我們也用2臺試裝了磷酸鐵鋰電池。奧運期間換了下來，因為電池的快速更換系統要求電池統一以便于管理。奧運后這2臺車又換裝回磷酸鐵鋰電池，就在84路公交車隊，跑早晚班高峰時段，跑完一班后車載充電。停在充電站門口，插上充電器充電，和其他車更換電池不同。這就是為了做實驗。每次的數據，包括行駛里程，用電量、充電時間，電池的溫度、電量、充電電流，電池的不一致性，都有記錄。

《駕駛園》：有專家說磷酸鐵鋰電池的安全性能更好，是這樣嗎?電池的安全性能指的是什么?

丁立學：

電池的安全性通過兩種途徑考察，一是國家權威部門的性能試驗，做安全性能檢測；二是長期的實際運行，檢驗可靠性。

電池要防止短路，防止溫度過高，防止過充電，這是保證安全的前提。在車輛運行中，惡性的沖撞事故易造成電池組短路。

我們現在車上應用的是被動的防護方法每箱電池有一個快速熔斷器，出現短路情況，熔斷器立即熔斷，10個箱子有10個熔斷器，把整車電池組斷成安全電壓。

每箱電池的安全性依賴電池自身的性能。要求電池短路后不能燃燒、不能爆炸。現在用的電池，都要去國家指定的電池檢測中心做安全性能試驗，人為制造短路、過充現象，考核電池的安全性能。

理論上認為磷酸鐵鋰電池的安全性能更好，但還沒有長時間的運行實踐驗證。

《駕駛園》：從續駛里程方面，能比較一下這兩種電池的高下嗎?

丁立學：

從學術上來說，續駛里程和材料沒有關系。任何電池和續駛里程的關系，一是容量要滿足要求，二是系統效率必須高，兩個條件缺不可。某廠家曾經和我們奧運純電動大客車PK，送到北京來參展，裝了1000Ah的電池，這肯定能跑500公里，車的空載質量已經超過16噸，還怎么拉人，咱們車空載14.3噸，這種規格的車，滿載拉60人，滿載質量不能超過18噸。系統優化既要考慮到續駛里程的需要，又要考慮到車的自重的約束，電池太重，拉的乘客的重量和車的自重比例太小，相當于就是拉著電池在跑，效率低。我們采用電池快速更換系統，既保證了系統的高效運行，又解決了續駛里程短的問題。

《駕駛園》：同樣規格，不同材料電池的容量，能不能差很大，比如說一種就比另一種能多充1倍電?

丁立學：

不可能。電池的重要指標，就是單體容量，額定容量如果一樣，無論如何，最多可以多沖10％～20％。單體電池，有能量密度指標，每公斤可以充多少瓦時都有數據的。鋰電池的能量密度，磷酸鐵鋰低于錳酸鋰，所以相同的容量，磷酸鐵鋰電池的體積、重量都要大一些。

電池性能要綜合考慮，過分強調電性能，勢必影響安全性能。專家對鋰離子電池研究結論：單體電池超過150Ah就具有安全性能的問題。國內水平現在達到90Ah～100Ah。

《駕駛園》：您更看好磷酸鐵鋰電池產業化發展前景嗎?

丁立學：

電池的產業水平由幾個因素決定：

1原始創新技術水平；

2構成電池的材料的成本和供貨；

3產業化基礎及生產工藝水平。

從原始創新的理論上來說，目前的研究認為磷酸鐵鋰電池更安全，壽命更長，能夠實現大電流充放電，更有優勢：從材料的成本和供貨上來說，我國磷酸鐵鋰材料豐富，材料成本低于錳酸鋰；從產業化基礎來說，磷酸鐵鋰電池拿出樣品比較晚，產業化處在初級階段，生產工藝水平還處于半手工半機械化狀態，而錳酸鋰電池的產業化基礎及生產工藝水平相對比較成熟，并且錳酸鋰電池技術研究和生產水平也是在不斷發展中。所以在目前，兩種電池各有優勢。

至于更看好哪個我覺得還不好說，有待發展，有待時間檢驗。

生產電池的核心材料——“隔膜”，基本完全依賴進口

《駕駛園》：國內電池研發、生產水平和國際先進水平有哪些差距?

丁立學：

電池的原始創新技術狀態不太清楚。據我了解，首先產業化基礎遠不如國外，工藝規范、工藝流程和工裝設備等方面與國外相比還有很大差距。單體電池的生產自動化才能保證產品的一致性。另外電池的核心技術材料：“隔膜”，目前基本完全依賴進口，用美國，日本等國家的產品。國內做這方面研究的人和單位少能生產“隔膜”的企業則幾乎沒有。

上海世博會期間將使用300多臺新能源大客車

《駕駛園》：知道您最近一直都在上海，忙世博會的電動客車項目。能介紹一下上海這次新能源車的使用情況嗎?與奧運純電動大客車相比，上海世博會的純電動大客車技術上作了哪些改進?

丁立學：

上海市政府積極地想在世博會期間展示國內新能源車輛的應用——完全是應用不是試驗。這次新能源有三種類型的車：燃料電池大客車6臺i混合動力大客車120臺；純電動大客車180臺，分兩種，一種是電電混和(超級電容+動力電池)電動車60臺，一種是純電動大客車120臺。

我們和上汽集團技術中心聯合開發這120臺純電動大客車，其實也就是應用北京奧運純電動大客車的動力系統。上海申沃廠負責生產^相比奧運時的設計，系統變化不大，主要是針對可靠性，在細節方面做了局部改進。

王子冬

著名電池檢測專家，國家863計劃電池測試中心主任

《駕駛園》：當前最成熟的電池技術是那種?

王子冬：最成熟的是鉛酸電池，但由于其重量大、體積大，比功率低，使用壽命短和日常維護麻煩等缺點，目前鎳氫電池是發展重點，鋰電池是發展方向。

《駕駛園》：如果給電動客車推薦一種電池，你推薦哪個?

王子冬：鋰電池，準確說磷酸鐵鋰電池。

《駕駛園》：據我了解，奧運電動客車用的是錳酸鋰電池?

王子冬：其實兩種電池都裝了。錳酸鋰電池的研究稍早一點，最早的實驗車裝的是錳酸鋰電池。到2007年磷酸鐵鋰電池出現以后，奧運電動客車也裝了兩臺試用。

《駕駛園》：最近某客車廠家推出自主研發的新型電動車一次充電續航500公里，是否可以認為國內電動客車的電池研究自奧運以后又獲得突破，已居世界領先水平?

王子冬：不能這么說。續航能力不是技術問題，很簡單——裝的電池多就跑的遠!別說500公里，就是1000公里也可以。這和加油車一樣的道理，設計時多裝一個油箱就可以跑得更遠。但這樣車體就重了，會帶來其它使用問題。相比續航里程，我們更關心電池的長久實驗里程問題，比如說40萬公里壽命試驗。

《駕駛園》：該車使用的是磷酸鐵釩鋰電池?據廠家介紹，這種電池是在磷酸鐵鋰電池的基礎上加入了釩元素，可將電池容量提高，能簡單介紹一下這種電池嗎?

王子冬：和磷酸鐵鋰電池差不多。