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动力电池“一致性”难题亟需破解

2014-04-22 15:59:02 杭州日报

没有震动,没有噪音,没有难闻的废气,没有汽油机的轰鸣……你似乎很容易就能说出电动汽车相比其他动力汽车的显着优势。而在国内,电动汽车更是作为战略性新兴产业而得到政府层面的大力扶持,被寄予实现中国电动汽车“弯道超车”目标的希望。

纵然如此,时至今日,纯电动汽车在国内仍未摆脱推而不广的尴尬。电动汽车动力电池的续航里程、安全性、循环寿命成为其中关键的制约瓶颈。

“动力电池的关键技术不解决,纯电动汽车的大规模推广犹如空中楼阁。”东方一脉新能源科技(杭州)有限公司(以下简称东方一脉)总经理柳金水说。

他所在的公司致力于成为动力电池技术瓶颈的突破者,目前已通过自主研发创新攻克关键性难题。通过多年来公司动力电池在各种电动汽车上全工况的破坏性试验,其863计划项目专项检测结果得到国内权威专家的高度评价和认可。东方一脉动力电池产品今年下半年就将全面推向市场,或将刮起一阵电动汽车领域的“东方一脉”旋风。

尚未有一分钱销售额的公司 潜心研发苦修“内功”

你或许想象不到,东方一脉从2008年投入研发至今仍然是一家尚未产生一分钱销售收入的公司。而他们却从众多申报企业中脱颖而出,入围国家高技术研究发展计划(863计划)课题项目,成为锂电池全产业链产品应用开发的引领者。

“这有赖于我们对电动汽车动力电池的持续专注研发。”柳金水说。事实上,目前国内纯电动汽车的推广之所以困难重重、成效不彰,表面上看是由于三个方面的掣肘:电池安全性不够稳定、市场价格相当高昂、作为必备基础设施的充电桩不足。但如果穿透表象去审视,关键问题则是动力电池问题。

技术缺陷也意味着市场机遇。如果谁能突破关键的技术瓶颈,谁就有机会抢占市场的制高点。对于东方一脉公司来说,为实现关键的技术突破可说是下了重注。

“包括各种研发测试、人员聘用、设备投入,前后投入了近1个亿,钱都力求用在刀刃上,因为不解决问题就做不出真正好的产品。”柳金水说。在他看来,行业中的部分企业之所以生存得很挣扎,是因为陷入了一个误区,即在动力电池的关键技术没有得到解决和产品仍有缺陷的情况下强行推向市场,以图维持公司的运营,但从长远看却是难以为继的。“目前国内有二十多个电动汽车电池的生产厂家,但由于没有解决电池的成组关键技术,不少企业都陷入严重亏损、难以生存的怪圈。”而东方一脉则将通过技术创新,跳出这个怪圈。

跳出固有技术框架 破解动力电池“一致性”难题

长期潜心研发使东方一脉公司在厚积之后迎来薄发。他们的“主动均衡技术”破解了纯电动汽车锂电池难解的“一致性”问题。

过去,电动车使用的是铅酸电池,它的优势是应用历史较长,技术较为成熟。但铅酸电池同时也存在先天不足,即不够环保和电能的比能量太低。为解决这些问题,锂离子动力电池作为替代而大行其道。

然而,锂电池在解决一部分问题的同时也带来新的问题。“锂太活跃了,虽然提高了电能的比能量和转化效率,但缺点是由于分子极不稳定,会产生动力电池系统串联电池不一致性的问题,难以控制。”东方一脉公司资深总工程师告诉记者。

锂电池的不一致性也成为其安全性难以保证、使用寿命短等弊端的肇因。事实上,把单个电池串成电池组,串得越多,不一致性放大倍数越多,安全问题也就越多。所串成的电池组中有一个“短板效应”,容量最小的那块电池决定了其他电池的放电量,短板效应又会产生极化现象,短板电池始终在极限状态,衰竭速度快,产生恶性循环。

市场上的锂电池解决这个问题的传统思路是依赖配备一个BMS管理系统,用以解决电池不一致性。但这一系统在面对大容量电池就显得无能为力了。

而东方一脉选择跳出固有的技术框架,换一种思路,变被动为主动。“我们自主研发的主动均衡技术,可以让每一个电池主动纠错,主动纠正误差,克服不一致性,我们率先在世界上提出动力电池第三主动均衡电极。”前述总工程师说,“就好像队列中的每一个都向左向右看齐,最终让队列成为一条直线。”

柳金水一边介绍,一边向记者展示东方一脉的新款电池。其在外观上有别于一般的传统电池,除正极和负极外又另外增加了两个极,而主动均衡的技术,就藏在这样的细微改变之中。

更安全更耐用的好电池 有望降低整车使用成本

“只有掌握核心的好技术,才能生产出靠谱的好产品。”柳金水说。那么东方一脉公司研发的动力电池相比一般电池到底好在哪里?

事实上,按照工信部的要求,汽车动力电池实际可用容量不能低于总容量的80%,低于这个标准就要被淘汰。比如原来的电池可以跑200公里,那么到160公里就不能用了,但现在有一些电池降到100公里还在跑,因为关键问题不能解决。参照上述标准,市面上有些电池的使用寿命只有1年左右。

“而我们的电池却可以用8年以上。”柳金水很有信心告诉记者,东方一脉的核心电池产品,经过北方汽车质量监督检验所的检验,成组运行的电池(单节电芯100安时) ,通过其主动均衡系统,循环充放1500次以后,容量反而增加,达到之前的102.75%。“是因为单体电池间的一致性上升,步伐一致,发挥的能量更大。”

尽管增加了核心的技术创新,但并不意味着总体成本的上升。“虽然电池的成本增加,但是整车的成本是下降的,因为采用我们的主动均衡技术后,就不需要BMS管理系统了。而且随着市场规模的扩大,我们的单位成本会越来越低。”谈及于此,柳金水显得颇为兴奋。

同时,为提高动力电池运行的安全性,东方一脉也做了针对性的关键改良。在其电池电芯采用铆合叠层工艺并与外壳成一体,无论撞击、颠箥都非常安全可靠。不同于市场上现有的其他电池,在颠簸的行驶环境中会由于电芯的膨胀而鼓包、漏液,造成短路而引发安全隐患,东方一脉的电池通过颠覆性的技术工艺创新,已解决了动力电池极片的错位、变形、一致性等技术瓶颈,大大提高了电池的安全性和可靠性。东方一脉还突破性地自主研发成功了针对自身产品工艺要求的全自动动力电池生产线,为大规模生产、降低产品成本、保证产品的稳定性、提高产品的成品率提供了保障。

此外,由于电池使用过程中会持续放热,如果温度升高幅度过大会严重影响电池的使用寿命,东方一脉的电池也通过生产工艺上的创新解决了这个问题。“我们的电池可以将温升有效控制温升在5度左右,这样试放电性能好,储电量更高。”这是东方一脉总工程师介绍的又一个技术亮点。

谋划借鉴“小米模式” 抢占电动汽车大市场

“从技术方案的确定到生产设备的研发,具有颠覆意义的电池今年下半年就会批量推向市场。”柳金水告诉记者。而东方一脉公司所面对的,事实上是一个无比广阔的大市场。小小的一块电池,或将深刻影响这一看起来前景美好的市场能否真正启动。

目前国家层面的政策目标是争取到2015年,电动汽车累计产销量达50万辆。“这样的目标如何完成?能使电动汽车在市场上规模化推广的电池在哪里?这正是我们的市场空间。”

这确实是一个令人充满遐想的市场。目前国内的汽车年产销量已达2200万辆,如果电动汽车占比达到5%,也就是110万辆,如果每辆车配动力电池按10万元计算,这就是一个规模达到每年1100亿元的庞大市场。

为此,东方一脉公司已在提前筹划和布局。如今东方一脉已和国内几家大型电动汽车生产企业签订了小批量的供货合同。其动力电池已应用在纯电动客车和纯电动乘用车上,先期进行几个月的产品试用。之后有望签订大批量的订单。

“全面推向市场后,其反响可能是爆炸性的。”对于东方一脉电池的技术优势和市场前景,柳金水显得信心十足。

批量推向市场需要产能的保证,以满足不断增长的市场需求。东方一脉的设想是借鉴“小米模式”的成功之处,在掌握核心技术的基础上,成为资源的整合者。除自身拥有的研发中心和生产基地外,整合改造其他动力电池生产企业,由东方一脉提供方案、设备和原材料,输出技术和品牌,在保证产品品质的同时谋求规模效应。

“迅速切入并抢占市场,我们已经准备好了。”柳金水告诉记者。




责任编辑: 中国能源网

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