半导体

出台标准制定政策 促进动力锂离子电池发展

作者:诸玲珍来源:中国电子报发布时间:2008-08-06 01:39我要评论



 

业内专家预测,2009年-2010年国外各大汽车厂商将会陆续推出采用锂离子电池的混合动力电动汽车(HEV),届时,锂离子电池将在HEV上大显身手,预计2017年采用锂离子电池的HEV可达到291.5万辆。一旦这一预测得到实现,锂离子电池,特别是动力锂离子电池市场将能有一次大的发展。


随着近几年石油价格大幅上升,新型驱动能源和储能装置越来越受到各国的高度重视,各国都大力发展作为移动能源储存的动力锂离子电池。业内专家预测,动力锂离子电池技术及其产品的成功应用,完全有可能解决当前人类面临的环境污染和资源短缺等问题。


混合动力电动汽车带动锂离子电池飞跃


日前,在由无锡市人民政府、中国化学与物理电源行业协会、工业和信息化部化学与物理电源产品质量监督检验中心、中国电工技术学会电动车辆专业委员会联合主办的“2008年动力锂离子电池安全与应用论坛”上,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙介绍说,2007年世界锂离子电池的产量超过了28亿只,中国的产量超过10亿只,成为仅次于日本的世界第二大锂离子电池制造国。手机、笔记本电脑、电动工具成为锂离子电池三大主要市场,而未来锂离子电池最大的潜在市场在于电动汽车领域。2009年-2010年国外各大汽车厂商将会陆续推出采用锂离子电池的混合动力电动汽车,届时,锂离子电池将在HEV上大显身手,预计2017年采用锂离子电池的HEV可达到291.5万辆。一旦这一预测得到实现,锂离子电池,特别是动力锂离子电池市场将能有一次大的发展。

中国科学院物理研究所研究员黄学杰告诉《中国电子报》记者,资料表明,到2015年,全球市场混合动力汽车电池的需求与现在相比将增加3倍,市场容量将达23亿美元,将于2009年首次应用在混合动力汽车上的锂离子电池可能会占据整个电池市场的半壁江山。


进一步解决安全性及电池管理系统


目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是其安全性能和汽车动力电池的管理系统,深圳新宙邦科技股份有限公司副总工程师毛玉华解释说,安全性能方面,由于锂离子动力电池具有能量密度大、工作温度高、工作环境恶劣等方面的原因,加上以人为本的安全理念,因此,用户对电池的安全性提出了非常高的要求。汽车动力电池的管理系统方面,由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V,而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V,因此必须由多个电池串联而提高电压,但由于电池难以做到完全均一的充放电,因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况,电池会出现充电不足和过放电现象,而这种状况会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作,甚至报废,从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。

针对以上问题,他给出了解决的办法,动力锂离子电池是用碳酸酯类溶剂和六氟磷酸锂盐作为电解质的,而多数直链碳酸酯的沸点和闪点都比较低,因此,在较高的工作温度、较大的放电电流、恶劣的工作条件下,电池可能会出现起火、爆炸。这一点在以前使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池时,安全性更为突出,由于过充或微短路或其他滥用情况,可能导致电池内部过热引起安全事故。目前比较好的解决办法是改用安全性能良好的磷酸铁锂作为正极材料,结合安全稳定性能良好的电解液甚至使用不燃烧的离子液体作为添加剂,从而很好地解决了动力锂离子电池的安全性能,电池经过严格的安全检测不会起火爆炸。这些测试包括:过充、热冲击、挤压、针刺、跌落等,甚至电池被分切为一段一段时(不破坏正负极引线),仍能正常工作,并且不会起火,也不会爆炸。因此完全可以满足电动汽车对动力锂离子电池的要求。对于如何解决汽车动力电池管理系统,他表示,可以采取电池组内单个电池模块化管理,对电池充放电时的电流电压进行适时监控检测,使之能达到及时平衡,从而保证电池的均一性,保证同步充放电、同步工作,从而确保电池的一致性,大大提高电池的使用寿命,发挥出锂离子电池的各种优势。


出台标准制定政策促进动力锂离子电池发展


制约我国的动力电池产业发展的因素主要在部分关键材料、制造工艺和装备等方面。材料方面,国内企业在正负极材料和电解液领域逐渐形成竞争力,主要是技术指标的提升,隔膜的国产化也在实现过程中。中国科学院物理研究所研究员黄学杰表示,目前电池制造工艺和装备方面的问题比较大,动力电池如果照抄小电池生产模式,不会走向成功,现在大量的设备的重复引进基本上是配合了日本的产业转移战略,它促进了日本等国设备企业创新能力,制约了我国企业的技术创新活动。他强调说,国家应在产业政策、关税政策等方面鼓励自主创新和引进消化吸收再创新。知识产权方面也需要在战略和策略方面统筹考虑,行业协会可以发挥更重要的作用。

凹凸科技中国区战略销售总监王绍兰告诉记者,动力锂离子电池产业发展的主要瓶颈是系统应用的标准化。产业需要推动动力锂离子电池产业从导入期走进成长期。从笔记本锂离子电池的发展经验来看,相关的产业标准对于产业导入成长期起了重要的推动作用。

在动力电池的相关标准中,电池管理系统相关标准作为电池系统和应用系统中间的接口标准,是电池产业和系统应用相关产业的重要接口,起着非常重要的衔接作用。电池管理标准的制定,直接会影响产业从导入期到成长期的转换进度。因此,尽快制定相关的动力锂离子电池产业标准是解决目前发展瓶颈的一个重要推动力量。

他进一步解释说,在制定电池管理标准中,应该扩大参与范围,使系统应用厂商参与到标准制定的过程中,这样才能充分体现行业的需求。从目前各自为政的发展态势来看,如果没有标准的规范,势必会造成社会资源的重复投入,造成资源浪费。

中信国安盟固利电源技术有限公司总经理其鲁告诉记者,电动汽车动力电池领域是一个大产业,需要产业链中的各类企业密切合作,共同推动产业化进展,促进市场成熟。发展我国清洁能源产业,需要政企互动,做细做实,把培育市场良性发育作为根本目标。另外,各级政府、企业在清洁能源的发展进程中,要注意产业价值链的整合和业务模式创新。

  精彩观点

  深圳邦凯电子有限公司研发总监曹建华
  看好动力锂离子电池发展


动力锂离子电池产业链的上下游企业很多,现在国内的材料产业基本上能满足动力锂离子电池的技术要求,产能也足够,电源管理IC(集成电路)厂商等的技术水平也可以满足电动车等成组电池的充放电管理要求。整个产业链上下游的厂商配合得也都还不错,应该说是处于比较良性的发展状态,因为大家对动力锂离子电池的未来发展都相当看好。

  凹凸科技中国区战略销售总监王绍兰
  应该增进交流与合作

  动力锂离子电池行业是一个新型的行业,电池生产商对于新领域的需求还不是很了解;同时,下游的应用企业也缺乏对于锂离子电池使用的应有认识。因此,这个行业应该增进交流与合作。所以,成立“电池管理系统开发及应用联盟”将会促进上下游企业之间的交流,增进技术人员相互之间的了解。同时在合作和交流的基础上,政府和行业能够开发出相应的标准,同样也会对于产业的发展起到带动作用。

  河南环宇集团有限公司技术总监冯祥明
  依靠更多企业努力才能不断发展

  动力锂离子电池最终到达消费者手中已经不是一个单纯意义上的电池,其中要经历很多环节,也直接或间接涉及很多行业。如电池设备制造商需要不断提高设备的精度和自动化程度,为进一步提高电池品质和降低成本提供保障。大专院校和研究所需要为行业的发展进行更多的基础研究,并且培养更多不同层次的人才。原材料企业需要不断提高电池材料的品质并且不断降低成本。电池制造企业需要在生产环节上更严格地控制生产条件,IC厂商则需要根据不同客户的需要方便快捷地为电池和电池组提供高度可靠的电源管理系统,采购电池的企业也需要为动力锂离子电池开拓更广阔的市场应用。因此动力锂离子电池不应该单纯地依靠一个企业或行业的努力,而是依靠更多的相关企业和行业的努力才能不断发展提高。

  深圳新宙邦科技股份有限公司副总工程师毛玉华
  应避免恶性竞争和资源浪费

  动力锂离子电池产业的快速发展必须加强合作,上下游企业之间的合作是取得事半功倍的捷径,可整合技术资源,避免恶性竞争和技术开发资源的浪费。
  材料企业中的正负极材料厂商应与电解液生产厂商和电芯厂商合作,使用正负极材料与电解液的匹配达到最佳状态,为电芯生产厂商提供一个整体解决方案。电芯厂商则应从工艺、配料、生产方面进行优化,从而生产出综合性能更为理想的动力锂离子电池。具体的方式是:正负材料厂商提供材料给电芯厂家,制成未注液电芯,然后给电解液厂商进行电解液匹配研究,制成电池后交电芯厂家和正负材料厂家检测,定期召开联席技术交流会议,解决配套问题,则一定会大大加快产业的整体发展。
  此外,电源管理IC厂商应加强与电池生产企业的合作,加快电源管理系统的研究,使电池组中的单体电池工作始终处于一致。其合作模式与上述合作模式类似。

  中信国安盟固利电源技术有限公司总经理其鲁
  需要上下游企业通力合作


动力锂离子电池要得到很好的应用,技术上需要从材料、电池、管理系统、机械加工等多方面同时考虑。因此,需要上下游企业通力合作,以电池为核心,对材料、管理系统等提出要求,形成一个产业群,更有利于技术的进步和系统成本的降低。


责任编辑:电子信息产业网
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