专家谈电动客车主流锂电池技术
2009-10-29王晓勇
王晓勇
丁立学
电气高级工程师，电动车辆国家工程实验室电子电器部主任，奥运纯电动大客车设计师
《驾驶园》：请介绍一下目前电动客车上应用的主流锂电池技术?
丁立学：
电动客车的关键部件还是要看电池，电池始终是制约电动车发展的一个瓶颈。一直发展到现在，全世界还没有一家企业或研究机构拿出理想的适用于电动大客车的动力电池。
目前国内使用主要是两种锂电池：以中信国安盟国利公司为代表研发的锰酸锂电池和北大先行研发成功的磷酸铁锂电池。两种锂电池各有所长，目前都在使用。大批量使用还是锰酸锂电池。磷酸铁锂电池研发成功比较晚，没有量产，只是小批量在用。
奥运会后一年时间了，电池水平又得到一定发展。首先电池的产业化基础有了很大提高：其次有了磷酸铁锂新型电池的竞争，有竞争，使得锰酸锂材料电池的性能质量有了很大提高，同时价格也降了不少。
50台奥运纯电动大客车都是装的锰酸锂电池，但是在奥运会之前，我们也用2台试装了磷酸铁锂电池。奥运期间换了下来，因为电池的快速更换系统要求电池统一以便于管理。奥运后这2台车又换装回磷酸铁锂电池，就在84路公交车队，跑早晚班高峰时段，跑完一班后车载充电。停在充电站门口，插上充电器充电，和其他车更换电池不同。这就是为了做实验。每次的数据，包括行驶里程，用电量、充电时间，电池的温度、电量、充电电流，电池的不一致性，都有记录。
《驾驶园》：有专家说磷酸铁锂电池的安全性能更好，是这样吗?电池的安全性能指的是什么?
丁立学：
电池的安全性通过两种途径考察，一是国家权威部门的性能试验，做安全性能检测；二是长期的实际运行，检验可靠性。
电池要防止短路，防止温度过高，防止过充电，这是保证安全的前提。在车辆运行中，恶性的冲撞事故易造成电池组短路。
我们现在车上应用的是被动的防护方法每箱电池有一个快速熔断器，出现短路情况，熔断器立即熔断，10个箱子有10个熔断器，把整车电池组断成安全电压。
每箱电池的安全性依赖电池自身的性能。要求电池短路后不能燃烧、不能爆炸。现在用的电池，都要去国家指定的电池检测中心做安全性能试验，人为制造短路、过充现象，考核电池的安全性能。
理论上认为磷酸铁锂电池的安全性能更好，但还没有长时间的运行实践验证。
《驾驶园》：从续驶里程方面，能比较一下这两种电池的高下吗?
丁立学：
从学术上来说，续驶里程和材料没有关系。任何电池和续驶里程的关系，一是容量要满足要求，二是系统效率必须高，两个条件缺不可。某厂家曾经和我们奥运纯电动大客车PK，送到北京来参展，装了1000Ah的电池，这肯定能跑500公里，车的空载质量已经超过16吨，还怎么拉人，咱们车空载14.3吨，这种规格的车，满载拉60人，满载质量不能超过18吨。系统优化既要考虑到续驶里程的需要，又要考虑到车的自重的约束，电池太重，拉的乘客的重量和车的自重比例太小，相当于就是拉着电池在跑，效率低。我们采用电池快速更换系统，既保证了系统的高效运行，又解决了续驶里程短的问题。
《驾驶园》：同样规格，不同材料电池的容量，能不能差很大，比如说一种就比另一种能多充1倍电?
丁立学：
不可能。电池的重要指标，就是单体容量，额定容量如果一样，无论如何，最多可以多冲10％～20％。单体电池，有能量密度指标，每公斤可以充多少瓦时都有数据的。锂电池的能量密度，磷酸铁锂低于锰酸锂，所以相同的容量，磷酸铁锂电池的体积、重量都要大一些。
电池性能要综合考虑，过分强调电性能，势必影响安全性能。专家对锂离子电池研究结论：单体电池超过150Ah就具有安全性能的问题。国内水平现在达到90Ah～100Ah。
《驾驶园》：您更看好磷酸铁锂电池产业化发展前景吗?
丁立学：
电池的产业水平由几个因素决定：
1原始创新技术水平；
2构成电池的材料的成本和供货；
3产业化基础及生产工艺水平。
从原始创新的理论上来说，目前的研究认为磷酸铁锂电池更安全，寿命更长，能够实现大电流充放电，更有优势：从材料的成本和供货上来说，我国磷酸铁锂材料丰富，材料成本低于锰酸锂；从产业化基础来说，磷酸铁锂电池拿出样品比较晚，产业化处在初级阶段，生产工艺水平还处于半手工半机械化状态，而锰酸锂电池的产业化基础及生产工艺水平相对比较成熟，并且锰酸锂电池技术研究和生产水平也是在不断发展中。所以在目前，两种电池各有优势。
至于更看好哪个我觉得还不好说，有待发展，有待时间检验。
生产电池的核心材料——“隔膜”，基本完全依赖进口
《驾驶园》：国内电池研发、生产水平和国际先进水平有哪些差距?
丁立学：
电池的原始创新技术状态不太清楚。据我了解，首先产业化基础远不如国外，工艺规范、工艺流程和工装设备等方面与国外相比还有很大差距。单体电池的生产自动化才能保证产品的一致性。另外电池的核心技术材料：“隔膜”，目前基本完全依赖进口，用美国，日本等国家的产品。国内做这方面研究的人和单位少能生产“隔膜”的企业则几乎没有。
上海世博会期间将使用300多台新能源大客车
《驾驶园》：知道您最近一直都在上海，忙世博会的电动客车项目。能介绍一下上海这次新能源车的使用情况吗?与奥运纯电动大客车相比，上海世博会的纯电动大客车技术上作了哪些改进?
丁立学：
上海市政府积极地想在世博会期间展示国内新能源车辆的应用——完全是应用不是试验。这次新能源有三种类型的车：燃料电池大客车6台i混合动力大客车120台；纯电动大客车180台，分两种，一种是电电混和(超级电容+动力电池)电动车60台，一种是纯电动大客车120台。
我们和上汽集团技术中心联合开发这120台纯电动大客车，其实也就是应用北京奥运纯电动大客车的动力系统。上海申沃厂负责生产^相比奥运时的设计，系统变化不大，主要是针对可靠性，在细节方面做了局部改进。
王子冬
著名电池检测专家，国家863计划电池测试中心主任
《驾驶园》：当前最成熟的电池技术是那种?
王子冬：最成熟的是铅酸电池，但由于其重量大、体积大，比功率低，使用寿命短和日常维护麻烦等缺点，目前镍氢电池是发展重点，锂电池是发展方向。
《驾驶园》：如果给电动客车推荐一种电池，你推荐哪个?
王子冬：锂电池，准确说磷酸铁锂电池。
《驾驶园》：据我了解，奥运电动客车用的是锰酸锂电池?
王子冬：其实两种电池都装了。锰酸锂电池的研究稍早一点，最早的实验车装的是锰酸锂电池。到2007年磷酸铁锂电池出现以后，奥运电动客车也装了两台试用。
《驾驶园》：最近某客车厂家推出自主研发的新型电动车一次充电续航500公里，是否可以认为国内电动客车的电池研究自奥运以后又获得突破，已居世界领先水平?
王子冬：不能这么说。续航能力不是技术问题，很简单——装的电池多就跑的远!别说500公里，就是1000公里也可以。这和加油车一样的道理，设计时多装一个油箱就可以跑得更远。但这样车体就重了，会带来其它使用问题。相比续航里程，我们更关心电池的长久实验里程问题，比如说40万公里寿命试验。
《驾驶园》：该车使用的是磷酸铁钒锂电池?据厂家介绍，这种电池是在磷酸铁锂电池的基础上加入了钒元素，可将电池容量提高，能简单介绍一下这种电池吗?
王子冬：和磷酸铁锂电池差不多。
