半导体

汽车级锂离子电池市场看好 量产瓶颈亟待破解

作者:诸玲珍来源:中国电子报发布时间:2009-03-31 10:48我要评论


 


 
从纯电动汽车和混合动力车的发展来看,由于纯电动汽车对电池的成本、性能特别是安全性能要求极高;从电池技术的发展规律来看,就目前及中期而言混合动力车特别是锂电的插电式混合动力车是最具有商业前景的。由于动力锂离子电池相对其他电池而言具有较大的优势,因此如果相关政策能落到实处的话,动力锂离子电池市场必然会进入快速增长期。
由于日益紧迫的能源与环境保护压力,许多国家竞相开发绿色能源技术,其中尤其以电动汽车应用为代表的动力锂离子电池领域发展最为迅速。

新能源汽车推动动力锂离子电池发展

随着世界石油资源的日益枯竭,汽车的动力源将不得不逐步摆脱石油资源的束缚而采用一些新的能源取代,这直接推动着汽车业的一次重大技术革命。其中,以动力蓄电池为主要或辅助动力源的混合动力(HEV)或纯电动汽车(EV)是主要发展方向之一。
美国总统奥巴马在经济刺激计划中提出的5大主要投资领域中,能源领域居首位。奥巴马曾公布一揽子能源计划,称将在未来10年投入1500亿美元发展新能源技术,部分资金将用于“绿色”汽车技术研发。该计划还要向购买混合动力等环保汽车的消费者提供税收优惠,单车税收减少7000美元左右。该计划还设定2015年,100万辆插电式混合动力汽车将在美国道路上行驶的目标。为了应对国际金融危机,在美国政府对汽车业实施的174亿美元问题资产救助计划(TARP)中,作为政府提供贷款的附加条件,要求美国三大汽车制造商(通用、福特和克莱斯勒)必须加快技术革新步伐,提供更加节能环保的汽车,因此美国三大汽车巨头自救计划都押宝新能源汽车,并且在最近的北美汽车展上重点展出了其各自的新能源汽车。
今年1月,我国有关部门也发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》,推广节能与新能源汽车,这对混合动力车和电动汽车来说既迎来了大好的发展时机,也为动力锂离子电池企业带来了福音。山东润峰集团新能源科技有限公司总工程师林道勇表示,虽然其只是示范推广,但也必然会对中国国产的电动汽车和混合动力车等新能源汽车的发展起到很大的推动作用。
他介绍说,就纯电动汽车和混合动力车的发展来看,由于纯电动汽车对电池的成本、性能特别是安全性能要求极高,从电池技术的发展规律来看,就目前及中期而言混合动力车特别是锂电的插电混合动力车是最具有商业前景的。由于动力锂离子电池相对其他电池而言具有较大的优势,因此如果此政策能落到实处的话,动力锂离子电池产业必然会进入快速增长期。

安全性提高更具发展前景

汽车工业要求动力锂离子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。电池的制造涉及材料筛选和评价、极片制造、电芯制造、电池管理系统制造和电池组装配等一系列流程,对一致性和安全性要求更高。
同济大学汽车学院副教授魏学哲表示,以锂离子电池正极活性材料的发展为例,由于车辆动力性的要求以及车况环境的复杂,锂离子电池面临着过充、过放、高低温等情况,而可能导致其寿命急剧衰减甚至出现个别的极端状况,如起火、爆炸等安全隐患。所以对于动力锂离子电池而言,其安全性的要求远远高于普通的手机、笔记本电脑产品中使用的锂离子电池。
林道勇告诉记者,对于电动汽车和混合动力车来说,其核心技术在于电池技术,与其他类型电池比较,动力锂离子电池虽然具有价格高、安全性能差的缺点,但其具有比能量大,循环寿命长等重要优点,因此相对于铅酸电池、镍氢电池以及燃料电池而言,其具有更大的发展前景。混合动力和电动汽车用锂离子电池由于没有大规模地应用,必然存在一个摸索期。
他强调说,动力锂离子电池发展中最重要的考虑因素应该是电池的安全性能,虽然锂离子电池本身并不是一个安全的体系,但随着磷酸亚铁锂等新材料的出现,锂离子电池的安全性正在得到极大地提高。从长期来看,动力锂离子电池的安全性能和性价比不会是制约其发展的因素,这也是为什么全世界都在积极发展这个产业的根本原因。

上下游合力破解难题

动力锂离子电池是个系统工程,要得到很好的应用,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,在技术上需要从材料、电池、管理系统、机械加工等多方面同时考虑。例如,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;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。如此看来,动力锂离子电池产业的发展不应该单纯地依靠一个企业或行业的努力,而是应该依靠更多的相关企业和行业的努力,只有这样才能不断进步。
魏学哲说,动力锂离子电池产业化的发展不是孤立的,要突破面临的发展瓶颈,必须在正负极材料、电解液、隔膜、管理系统的研究以及生产工艺上都有进一步的创新。对于车用动力电池而言,由于在应用中都是串并联使用,对于产品一致性的要求要远远高于在消费类电子设备中的应用。因此,在制造工艺上需要有长足的提高,采用先进的自动化生产设备,是车用动力电池的重要特征。
中国科学院物理研究所研究员黄学杰表示,目前宽幅涂布机等锂离子电池关键生产设备已国产化,为动力锂离子电池的发展打下较好的基础。经过科研、工程技术和管理人员的共同努力,预期未来几年会在材料、技术、工艺和装备等方面取得突破性进展,“汽车级”的锂离子电池将批量进入市场,服务于即将快速发展的电动车行业。他强调说,唯有研究单位、材料企业、电池企业一起联合攻关,才能取得突破,需要统筹安排,特别是行业共性技术,如能形成有效的联合攻关和技术转移机制,将有利于行业技术水平的快速提升。
林道勇在接受《中国电子报》记者采访时说,电池厂商要积极与具有示范推广能力的单位进行联系和合作,占领市场,提升自身的技术和管理,降低成本,为动力电池的大规模商业化做好准备。

责任编辑:电子信息产业网
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