2014年10月28日下午,中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟(CNESA)第14期儲能產(chǎn)業(yè)公益沙龍在北京昆泰嘉禾酒店舉行。主講嘉賓清華大學教授、清華大學汽車研究所所長、汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室副主任陳全世就中國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況做專題報告,以下為陳全世教授談新能源汽車產(chǎn)業(yè)的關鍵技術。
清華大學教授、博士生導師陳全世談新能源汽車產(chǎn)業(yè)的關鍵技術:
自從國家“八五”計劃以來,歷經(jīng)將近5個五年計劃,20多年政府不遺余力的持續(xù)支持,企業(yè)及科技人員的努力攻關,我國在新能源汽車產(chǎn)業(yè)關鍵技術-整車集成、動力電池系統(tǒng)、驅動電機及控制器、整車電控系統(tǒng)、電源及充電系統(tǒng)等方面都取得了一定的科技成果,局部技術可能處于世界先進行列。
但是,由于地方保護、龍頭企業(yè)不強、國家優(yōu)惠政策的相對滯后等因素,從全局看,新能源汽車較強的產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成。具有競爭力的優(yōu)質產(chǎn)業(yè)鏈的形成要靠技術、靠質量、靠管理,但是,也離不開政府的支持。如果不下大力氣建設產(chǎn)業(yè)鏈,就會拖整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的后腿,浪費的時間和資源,使得我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的水平與世界先進水平的差距越來越大。
動力電池系統(tǒng)
電池成組技術包括單體電池(電化學)、電池箱(機械設計)、信號檢測(微電子)、通風散熱(熱流體)、動力線束(電力電路)。
例如電池箱中的溫度分布,溫差必須控制在±2℃以內,在遇到緊急事故時,電池系統(tǒng)應該能自動分解成安全電壓(標稱電壓48V以下)的模塊,避免高壓觸電危險。
此外,電池箱還要具備一定的強度、剛度—在震動試驗中不會發(fā)生損壞和大的塑性變形,以及不會對電池模塊產(chǎn)生損傷。
電芯制造技術
我們通過考察美國TESLA電動車公司、豐田-松下在混合動力汽車用電池組中的合作經(jīng)驗,以及寶馬、大眾、奔馳、雷諾-日產(chǎn)公司在電動汽車電池系統(tǒng)的技術路線,可以初步得出以下看法:
單體電池(電芯)的研發(fā)和生產(chǎn)核心技術是電化學和精密制造,必須遵循“高起點、標準化、專業(yè)化、自動化、大批量”的生產(chǎn)模式。預測未來全球電芯制造廠商的數(shù)量可能在十個左右,每家的投資額在數(shù)十億美元以上,生產(chǎn)能力在上百億Ah以上。其標準化的產(chǎn)品規(guī)格(例如,目前的18650等)可能僅有4~5個。
電池系統(tǒng)集成
實力雄厚的跨國汽車公司大多通過合同采購或股權投資的方式,與單體電池(電芯)的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)建立合作伙伴或者商業(yè)合同關系,利用高性能、的成熟電芯產(chǎn)品,根據(jù)整車需求設計和制造動力電池系統(tǒng),并全面負責電池系統(tǒng)的維護和服務。
而實力較弱的商用車、專用車、改裝車廠商,則可以自己設計制造電池系統(tǒng),或根據(jù)整車需要委托電芯制造廠商、或者專門從事電池成組研發(fā)制造的第三方企業(yè),用指定的電芯制造電池系統(tǒng)。
總之,只有專業(yè)化、標準化、大批量才能提高電池系統(tǒng)的品質、降低價格,規(guī)劃維護和服務,從而走向產(chǎn)業(yè)化。
不同材料的電池比較
磷酸鐵鋰電池的安全性好、循環(huán)壽命長,是當前我國動力電池的主流技術,應繼續(xù)提升其性能與產(chǎn)品質量,降低成本,加強成組技術的研究開發(fā)。
三元(五元)材料、改性錳酸鋰正極材料,有可能實現(xiàn)2015年比能量150Wh/kg的目標,但是,關鍵是安全性和循環(huán)壽命。
其它新型電池,例如氫燃料電池、鋰空氣電池、鋰硫電池、礬電池、甚至所謂的“磁電池”等,現(xiàn)在僅僅需要從科學領域、在實驗室完成構型和關鍵技術攻關,產(chǎn)業(yè)化的里程還較長。
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