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欧阳明高谈客车电池:磷酸铁锂安全性好 三元锂跑的远

2016-01-16 11:23:15 来源: 中国客车网 分享到 1

中国电动汽车电池技术起步于“十五”期间,科技部电动汽车重点专项起步开始推动中国电动汽车动力电池的研发,当时主要是镍氢电池和锰酸锂电池;到“十一五”的时候,磷酸铁锂电池的发展支撑了国家电动汽车的发展直到“十二五”初期;在“十二五”后期,科技部重点的研发转向了三元锂离子电池。现在进入了“十三五”,我们国家的新能源动力电池,尤其是客车动力电池是什么发展方向呢?

2016年1月13日召开的中国电动汽车百人会在北京召开媒体恳谈会上,中国电动汽车百人会执行副理事长、科技部电动汽车重大项目总体专家组组长、全国政协常委、清华大学教授欧阳明高就“十三五”我国动力电池技术路线,回答了媒体的问题。

“十三五”客车电池什么样?

欧阳教授介绍说,就动力电池而言“十一五”我们国家研发的角度,磷酸铁锂是主导,“十二五”刚开使用的多也是磷酸铁锂,后期是三元锂离子电池,到了目前阶段,考虑到磷酸铁锂电池已经比较成熟,所以“十三五”我们新能源汽车专项并没有安排磷酸铁锂的项目,尤其是针对大客车,我们要重点开发寿命长、更安全、大功率类型的电池。

他指出,动力电池具体的研发方向有两种,一是进一步提高三元正极配石墨负极,但这种材料到300瓦时的时候,就不再安全了,因为比能量进一步提高时,正负极的材料都要发生变化,未来负极可能要加硅,是硅钛复合的负极,这是一个重点方向。

另一个重点是要开发应用于客车的高功率、长寿命电池,包括负极用钛酸锂的、正极用三元的,这样比功率可以到3千瓦/公斤,比能量到120瓦时/公斤,寿命到1万次以上。

从我们国家城市人口密度和交通状况来看,公交客车的负担非常大,这就需要动力电池不仅是安全的,还需要快充、还需要长寿命。而作为家庭乘用车,一年也就开1万公里左右,平均每天就开几十公里,对寿命要求不高,电池很容易满足。但客车就不一样了,很多客车每天能开250公里左右,对寿命的要求比乘用车高一倍以上。另外公交车运营规定通车年限是8年,一般的电池满足不了公交车8年寿命的要求。这也就是我们“十三五”要重点研发新能源客车动力电池的方向:长寿命、高安全、大功率。

磷酸铁锂和三元电池哪个好?

欧阳教授说,我曾经在各种场合多次建议大客车要用磷酸铁锂电池,这是指正极是磷酸铁锂、负极是石墨的电池。这种材料热稳定性好,相对来说当然更安全。至于我说的“乘用车用三元”,指的是正极是三元、负极是石墨的三元电池。这种说法的一个伏笔是,因为我们还有正极是三元,负极是钛酸锂的材料,电位比较高,安全性也比较好,可以在客车上用。

正极有几个因素,一是热稳定性,一是指倍率特性,也就是动力性。电池的要求包括安全性、动力性、耐久性,一种材料往往不能很好地把这“三性”结合在一起。

磷酸铁锂的缺点一是比能量低,二是低温性能差,这就导致续驶里程不佳和冬天性能差两方面劣势。这对乘用车来讲是非常不利的。但是客车跟乘用车要求完全不一样。大客车载满乘客,一旦出事,别说着火,就是冒烟,里头的有害物质对乘客危害也是很大的。因此客车安全必须排在第一位。

至于低温性能不好,其实对客车来讲不算大问题,因为公交有专门的工作人员来服务,低温问题很好解决。同理,公交客车行驶的是固定线路固定充电,续驶里程长短可以预估,再不行多装点电池就能解决问题。

但从另外一个角度看,电池动力性包括比能量和比功率,磷酸铁锂的安全性很好,热稳定性很好,但倍率特性,或者说比能量不是很高,这就限制了他在乘用车上的性能。因为乘用车首要考虑的就是续驶里程。要想续驶里程长,只能把比能量做高,同样的电池,储的能量多才能跑得远,这方面磷酸铁锂跟三元相比,就有了劣势。

另外,磷酸铁锂最高单体电池超不过150,现在我们能做到的是130。但是预计锂离子电池我们国家技术到2020年要做到300,甚至可能还会到350。因为锂离子虽然单看安全性,不如磷酸铁锂,但它结合了三种元素结,兼顾了三种特性,相对来说是要有优势,值得推广。

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