鉅大LARGE | 點擊量：793次 | 2021年09月17日
新能源汽車電池技術之爭：擺脫浮躁之心
在新能源汽車火爆的今天，作為動力汽車鋰離子電池四大正極材料之一的磷酸鐵鋰，成了炙手可熱的概念。今年年初以來，有關磷酸鐵鋰離子電池技術專利爭奪戰(zhàn)升級的報道不斷見諸報端。來自歐美的幾大跨國公司稱其擁有磷酸鐵鋰離子電池核心技術專利，大打專利之戰(zhàn)。
不僅如此，近期更加有媒體報道，來自加拿大的Phostech公司與我國的電池生產公司談判，并提出入門費1000萬美元、每生產1噸磷酸鐵鋰交2500美元的苛刻要求。
專利之戰(zhàn)似乎又給這項技術新增了更為神秘的光環(huán)。然而，似乎社會對磷酸鐵鋰過早地寄予了厚望，有關專家指出，磷酸鐵鋰動力鋰離子電池不是電動汽車動力的有效解決方法。
不要把磷酸鐵鋰在電動汽車動力鋰離子電池中的用途夸大了。國家科技部973計劃電動汽車儲能項目首席科學家、上海交通大學馬紫峰教授說，學術界的觀點認為，磷酸鐵鋰不可能是未來新能源汽車重要的動力鋰離子電池。目前鋰離子電池正極材料重要有四種，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰以及三元材料。從單電池電壓來看，磷酸鐵鋰比鈷酸鋰等材料低很多，磷酸鐵鋰離子電池的能量密度偏低，電池系統(tǒng)體積很大，大規(guī)模運用未必合適，還要做更多技術論證。我們很多公司一窩蜂爭上磷酸鐵鋰項目，容易被外國公司鉆空子。
切忌盲目上馬
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
近幾年，新能源汽車市場正在蓬勃地發(fā)展起來。數(shù)據(jù)顯示，到2012年，我國將形成50萬輛新能源汽車產量，以單車使用2萬元電池(綜合考慮混合動力和純電動汽車)的平均水平測算，國內汽車動力鋰離子電池市場規(guī)?？蛇_到100億元，相當于目前鋰離子電池市場規(guī)模上升1倍。到2020年，新能源汽車帶動的全球車用動力鋰離子電池市場需求將超過2000億元。不可否認的是，我國車用動力鋰離子電池產業(yè)將迎來快速發(fā)展的黃金時機。
相對的，在炙手可熱的新能源汽車市場背后，相應的電池技術也被日益提上日程。目前，我國新能源汽車研公布局呈現(xiàn)出純電動汽車、燃料動力鋰電池車和混合動力車并駕齊驅的局面。純電動汽車目前市場上重要使用的電池有鎳氫電池、鉛酸電池以及鋰離子電池。應該說各種技術都還不純熟，存在一些缺陷，很多實驗室和公司也還在對此不斷改進。
目前從整體上來看，鋰離子電池還存在一個安全性的問題。不管是錳酸鋰還是磷酸亞鐵鋰，從循環(huán)壽命、可靠性、安全性、充放電性能來講還存在各種缺陷。國內最近一兩年上電池項目的公司非常多，可真正突破的沒有。鋰離子電池里的五部分：正極材料、負極材料、電解液、隔膜、外包裝，每一項都是很重要的，都是有核心技術的。研究其中相同已經了不得了。常熟市合眾環(huán)保能源技術研究所所長沙永康說。
由此，對磷酸鐵鋰的狂熱部分地反映了現(xiàn)在大多數(shù)我國公司的心態(tài)。在一項技術尚未成熟的前提下，不把更多的精力和金錢花在技術研究上，而是選擇迅速上馬，這實在是浪費資源。
此外，目前國內鋰離子電池的品質與國外還有很大的差距，重要是生產方式不同決定的。浙江工業(yè)大學化學工程與材料學院教授王連邦說：我國公司機械化、自動化跟國外差別很大，很多都是手工的。一個電池還看不出來，上百個電池串聯(lián)在一塊，差別就非常明顯。品質上的差距重要是電池的一致性。從原材料到產品，里面有非常多的工序。一批不同品質的產品都不相同。100個電池，有2個可能不是很好的。這是生產方式的問題，不是一兩年能彌補的。
沙永康也認為，不能保證一致性是很大的問題。這種方式做手機電池是可以的，因為手機電池容量小。一個電動汽車開150公里，儲電量要15千瓦時、20千瓦時的電池組，手機電池可能就1瓦時，相當于1.5萬倍。我們大部分公司采用的是機械加手工的方式，一致性程度不高?，F(xiàn)在的成品率還非常低。
未來技術路徑
假如鋰離子電池不能擔當起未來新能源汽車的發(fā)展重任，那么誰能唱主角呢？
雖然國內還有很多公司大力推廣鉛酸電池，但是由于污染高這個特點，使得這個產品并不被看好，發(fā)展時也多有無奈的感覺。鉛金屬的提煉、制造電池、回收電池的過程中都有污染，只有汽車在路上跑的時候沒有污染。因此不能說這是清潔能源。鉛酸電池不是一個值得大力推廣的技術。目前鉛酸電池在我國已經有45%的產量，歐美國家會使用，但是不制造、不回收，污染在我國。沙永康說。
相反，燃料動力鋰電池是目前很多專家認準的方向，也有很多國際巨頭不斷在這個領域發(fā)力。燃料動力鋰電池是一種將氫氣和空氣中的氧通過電化學過程結合成水并出現(xiàn)電能的發(fā)電裝置。燃料動力鋰電池工作不需燃燒，無轉動部件，具有能量轉換效率高(實際使用效率為普通內燃機的2~3倍)、無噪聲、運行壽命長、可靠性高、維護性好等優(yōu)點；它的唯一產物是水，真正符合清潔、可再生要求。從1994年第一輛燃料動力鋰電池汽車問世到現(xiàn)在短短十幾年的時間，技術的發(fā)展非常迅速。
實際行動顯示，目前世界各個國家對燃料動力鋰電池的發(fā)展、燃料動力鋰電池汽車技術的發(fā)展給予了非常高的關注。豐田已經宣布，第一輛燃料動力鋰電池汽車將在2015年面市。去年九月，豐田、本田、現(xiàn)代、福特、通用、戴姆勒、起亞等知名汽車公司共同發(fā)表聲明，呼吁各國政府在2015年前建立更多的氫燃料基礎設施。假如這一目標能夠實現(xiàn)，從2015年起，全球范圍內將會有幾十萬輛氫動力汽車逐漸實現(xiàn)商業(yè)化生產。雖然現(xiàn)在燃料汽車的成本還非常高，但這是真正符合清潔標準的技術，業(yè)內人士認為，隨著生產規(guī)模不斷擴大，成本的降低只是一個時間問題。
與此同時，氫氣的安全問題也成了大家擔心的重點，對此，馬紫峰回答說，全世界對氫氣安全問題的技術研究力度很大，氫氣作為石油化工、冶金和制藥等行業(yè)的重要原料，對其儲運安排已經有了很好的解決方法。我們973項目團隊正在參與制定車載儲氫的國家標準和國際標準，目前實驗室做的氫氣鋼瓶已經達到70兆帕，而商業(yè)用時大概只需35兆帕，安全系數(shù)大大提高了。另外，氫氣的來源是多元化的。目前在上海，峰谷電的差異很大，夏天供電比較緊張，而春秋的電力供應富裕，利用峰谷電可以電解成氫氣。而有關上海寶鋼、上海石化等大公司來說，氫氣已經是大規(guī)模的副產品了，所以說未來前景很廣闊。
就大方向來看，新能源汽車的推陳出新勢必促使電池技術的拓寬。馬紫峰認為，未來將燃料動力鋰電池和蓄電池，或者燃料動力鋰電池和電容器加以組合，結合二者的優(yōu)勢，是很好的方向。我們了解，有關設計好額定功率的燃料動力鋰電池，受氫氧電化學反應的制約其輸出功率是穩(wěn)定的，如裝載60千瓦燃料動力鋰電池的汽車，在減速或停車時燃料動力鋰電池始終在工作，這時多出來的就給蓄電裝置充電，當汽車加速或爬坡時，燃料動力鋰電池的功率不可能從60千瓦變成70千瓦，這個就用蓄電裝置來補充，這種組合有利于動力性能的改善?？傊?，要多選擇一些方向，向更前沿的地方看。比如我們現(xiàn)在和美國密歇根大學合作研究鋰-空氣電池等最新技術，這個相比較較遙遠，要15年之后才會有大的發(fā)展。
沙永康也認為，新能源汽車的技術是非常多樣的，不應該把全部目光都聚焦在電池本身。新能源的概念一定要寬，有了寬的概念才有新的思路。也許不久的將來就能找到一種新的液體燃料，能夠代替甲醇和乙醇。再比如將無線供電技術用在汽車上。雖然現(xiàn)在遠距離應用還有一定問題，但是麻省理工學院在2007年時便可以通過這種技術點亮2米之外的60瓦燈泡，這給了人們無限的遐想。未來，將無線供電技術與汽車結合未嘗不是一個可行的辦法，省卻了插電等繁瑣的步驟。
新能源汽車無疑是未來的發(fā)展方向，可能50年后便是傳統(tǒng)內燃機車淡出歷史舞臺之時。不過正如沙永康所說的：新能源汽車發(fā)展要擴寬思路，不能盯著一個不成熟的技術盲目上馬生產。不能不看市場搞項目，單純?yōu)榱丝蒲薪涃M、為了國家補貼而行動。日本豐田、本田等廠商十幾年如一日潛心研究一項技術，一旦成熟，大力推向市場，其他公司只能在后面遠遠追趕。相較之下，我國公司想要在新能源汽車領域彎道超車，尚需靜下心來。
