2011全球新能源汽車大會于2012年1月5日在北京國際飯店隆重舉行。本次大會共設(shè)2場主論壇、5場平行分論壇，涉及“全球新能源汽車的未來與中國”、“2011北京國際新能源汽車投融資高峰論壇”以及“中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化路線圖”等多個行業(yè)熱點話題。和訊汽車將全程跟蹤報道，為您帶來最新消息。威海東生能源科技有限公司總經(jīng)理王慶生先生在會場講解了多孔態(tài)聚合物鋰離子動力電池及隔離膜與系統(tǒng)集成技術(shù)。以下是發(fā)言實錄。
近五年的發(fā)展計劃，我先說一下多孔態(tài)聚合物鋰離子動力電池，我們提出了一個多孔態(tài)聚合物，區(qū)別于固態(tài)和液態(tài)。我們現(xiàn)在具體說一下我們公司產(chǎn)品的特點，我們公司的產(chǎn)品隔膜技術(shù)非常獨特，因為我們公司在國際上是首家采用有機無機復(fù)合膜的，完全區(qū)別于日本和美國的結(jié)構(gòu)膜，由于這種膜的技術(shù)帶來了電池體積的改變。我們產(chǎn)品已經(jīng)通過了國家的資質(zhì)認(rèn)證，201、歐盟的認(rèn)證。
我本人在俄羅斯從事研究工作，所以我們跟俄國的大學(xué)合作比較多。我們在國內(nèi)國外也是有為數(shù)不多的四所學(xué)校跟我們一起致力于材料和電化學(xué)技術(shù)方面的研究。
這個數(shù)據(jù)來自于第52屆日本電池研討會，也是日本情報所的數(shù)字。2012到2020年動力電池發(fā)展部分。在鋰離子電池包括聚合物電池未來的發(fā)展過程中是呈上升趨勢的。也是給鋰電池帶來新的發(fā)展機會。動力電池應(yīng)該具備一個什么樣的條件，什么樣的電池可以稱為動力電池。中國動力電池的廠家有很多。我們現(xiàn)在有700家左右。但是真正做動力電池的不多。
動力電池應(yīng)該具備的條件：具有高安全性能，寬溫度窗口，適合大功率充放電。要解決這些問題，要從方方面面去解決。我們在解決電池技術(shù)方面，不光是一個電化學(xué)技術(shù)的問題，而是在工藝、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)都要去研究。
看一下技術(shù)指標(biāo)，左邊這一行是國家的標(biāo)準(zhǔn)，這一次863國家十二五計劃提出來，我們在磷酸鐵鋰，85瓦時每公斤，是根據(jù)磷酸鐵鋰提出來的。現(xiàn)在東生電池已經(jīng)達(dá)到130瓦每公斤，主要原因是我們采用三元復(fù)合材料。
作為電池，大家很關(guān)心在五大材料里，唯獨在國內(nèi)沒有形成產(chǎn)業(yè)化的就是隔離膜技術(shù)。從事這方面的應(yīng)用，包括在這方面研究的工作還是存在著一些發(fā)展的空間。我們公司在這方面一直致力于在研究區(qū)別于傳統(tǒng)的隔離膜。右邊是日本的隔離膜，左邊的是東生的隔離膜。結(jié)構(gòu)膜也是高分子材料，但是制作方法不一樣。
我們在討論電池安全問題的時候，大家很關(guān)注體系問題，其實在安全性上，一個就是電極液，一個是隔離膜，一個是正極。他們?nèi)齻�之間有不可分割的關(guān)系。如果我們來解決電池工作的條件或者是他存在的能量交換的問題。我們首先要考慮它的交換模式，我們先考慮電解液怎么樣進行交換，存在的模式是什么樣。要解決什么樣的問題。在電池設(shè)計方面，一種是從物理層面，一種是從化學(xué)層面。我們怎么解決物理層面和化學(xué)層面安全的問題。
這是市面上存在的幾種電池模式，一種是卷繞的，一種是疊層的，還有一種是東勝的疊片。電池的使用壽命長、均勻性要好，要解決在充放電的時候，電容的均勻性要解決。如果把溫度降下來，或者產(chǎn)熱很低，我們解決它的極化和能差變化的問題。起碼我們在延長他的壽命。大家看到了它的區(qū)別，沒有采用一種很好的設(shè)計。解決了電池壽命的問題。充放三百次、五百次以后，為什么脫粉？電化學(xué)動力學(xué)就是這樣的，在不斷的充放過程中，材料總要有脫落。讓它不脫落或者少脫落很重要。我們要保證它的能量，或者后期的離散性是怎么樣的。要解決電池充放電的時候盡量減少能差極化。電流分布的均勻，所以我們在結(jié)構(gòu)上要著重于設(shè)計。
從材料結(jié)構(gòu)上來看一下，這是目前大家運用最多的幾種材料。現(xiàn)在主流市場上應(yīng)用的都是磷酸鐵鋰，我們一直采用三元復(fù)合。未來三到五年之內(nèi)，還會有新的材料出現(xiàn)，我們公司也在一直致力于這方面的研究。現(xiàn)在新的體系已經(jīng)出來，包括日本一直采用分母體系的。還有硅酸鹽體系的，還有碳酸鹽系。不管怎么樣，新材料體系的發(fā)展是未來下一個主要發(fā)展目標(biāo)。想解決什么，解決能量密度兩倍，價格爭取降到兩塊錢一瓦時。但是現(xiàn)在肯定還需要一點時間，但是我們覺得三到五年之內(nèi)肯定會解決的。
大家也關(guān)心磷酸鐵鋰和三元材料的特點和應(yīng)用上的差異。我們一直在強調(diào)，每一種電池的應(yīng)用，不在于采取什么材料，而在于能不能把這種材料用好。每一種材料都有它的優(yōu)勢和劣勢。我們把它的優(yōu)勢發(fā)揮到極限，或者把穩(wěn)定性做到最好。就做成了號電池。如果我們把整個體系放在一個平臺去考慮，我能把劣勢抑制住，把優(yōu)勢發(fā)揮出來。這就是一個好電池。
磷酸鐵鋰和三元復(fù)合，我們公司為什么要采用三元復(fù)合材料？它和磷酸鐵鋰比有哪些優(yōu)勢？穩(wěn)定性好。很多廠商說三元的安全性不好。你們怎么辦？大家有一個誤解，在鋰電池中，設(shè)計安全性帶來的因素非常多，而不單單是一個正極材料的問題。三元符合和磷酸鐵鋰兩者氧化放電速度有差別，而不是安全性有差別。電解液在130度就完全氣化了。一個體系要做的好，不是光考慮用哪一種。這只是決定它的功能性和一方面的問題。而更重要的是它的整個體系和結(jié)構(gòu)架構(gòu)的問題。這是一個背離的曲線圖，我們主要考察了它在3C和5C的情況下，溫度的變化和溫升。它在零下45度和零下50度的應(yīng)用。
我們做了這么多，從材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計方面上去解決什么呢？從隔膜上我們就是解決電池的電和熱的轉(zhuǎn)化問題。如果在電池設(shè)計過程中，或者在應(yīng)用使用過程中。如果在充放電使用過程中，產(chǎn)熱很小，無論從物理或者是化學(xué)層面上，就可以保持控制電池的壽命延長性。我們和日本的膜最大的區(qū)別是，我們的隔離膜比表面是日本的8到10倍。我們解決了吸液率和保液率的問題，解決了離子交換速度和交換通道的問題。傳統(tǒng)的電池，隔離膜起的作用也是交換，但是孔隙非常低。但是我們可以面對面的交換。中間這種膜起到了半電解質(zhì)隔離膜的作用。
這上面羅列了五個方面，這是我們電池的產(chǎn)品性，我們產(chǎn)品從電池做到了模塊，其中也包括電池的隔離膜。這是模塊的測試。這是電池組，大家可以看到我們這個模塊的設(shè)計。我們考慮到軟包電池的組裝模式，組裝是非常關(guān)鍵的。大家知道在環(huán)境工作溫度，其實在車上應(yīng)用，特別是在高溫地帶，深圳、華南地區(qū)、印度，這樣的地方環(huán)境溫度比較過，即使電池不產(chǎn)熱，它的工作環(huán)境也是非常致命的。所以我們要考慮到它怎么樣進行熱交換和交流。我們在設(shè)計電池組裝的時候一定要考慮到車在啟動和運行過程中能夠把熱量帶走或者進行交換。保護系統(tǒng)一般在BMS里都提到了，電池的管理系統(tǒng)中有這種保護或者均衡。我們還是采用兩種保護，一種是BMS，一種是硬件保護。航天系統(tǒng)比較注重的就是硬件和軟件同時具備。電池的均衡在后期的使用中是非常關(guān)鍵的。一千多克電池在一個車上運營的時候，特別是在工況情況下使用，會造成處理不均勻，早晚會出現(xiàn)有一個被淘汰。我們怎么辦？延長他的壽命，有效提升他的使用效率。在這個過程中要做大量的工作，一般的BMS要做到3安5安的很少，一般都在1安以內(nèi)的。現(xiàn)在這個產(chǎn)品已經(jīng)在批量的應(yīng)用于小車上。這是它的效果圖，可以看到對離散性的控制。
我們在電池的使用安全上非常關(guān)注，我們像飛機一樣采用黑匣子管理，或者在充電終端上或者車上加上電機控制。我們把電池做好，還要把它的應(yīng)用和管理做好。但是現(xiàn)在因為各廠家的針對性，我做BMS的做BMS，做電池的做電池，中間總是有脫節(jié)。大家說我們公司可能做的太多、太雜，不專一。但是我們一家在做體系電池，我們從三元復(fù)合、多空隔膜到復(fù)合材料，為什么我們自己研發(fā)？因為市面上沒有我們自己做的東西。所以帶來了我們必須要把這種體系建立起來，完善它。我們現(xiàn)在看怎么能夠保持電池的一致性。上車的安全性上你怎么樣去做？這個在應(yīng)用中非常關(guān)鍵。我們在生產(chǎn)工藝上有很多的方法。但是我在這里要說的就是，我們?yōu)槭裁春芏嘬囍耍蛘唠姵卦谑褂弥袝霈F(xiàn)著火的現(xiàn)象。如果涉及到電池，就是一個原因。所以，微短的問題怎么控制，怎么處理短路的問題。所以在隔膜的測試和電池的短路性上，我們要嚴(yán)格的測試，我們一般都在600伏下進行絕緣測試，保持電池的安全性。
我們電池的電極有什么特點呢？第一，我們有多孔電極。第二，有自主的知識產(chǎn)權(quán)，隔離膜技術(shù)。第三，我們有全套一站式的服務(wù)，從材料一直做到電池PARK。我們在電池價格上也跟各家做了一個比較。這是尼桑的，這是通用的，各家電池的比較。這是我們服務(wù)的車廠和客戶。俄羅斯冬奧會的公交車，全部用東生電池來供應(yīng)。我們電池從安全性和低溫性上，目前還是趨于領(lǐng)先的地位。
滿電狀態(tài)下，除了擠壓以后擠碎了，我們的電池破壞了以后還可以保持工作，它的安全性確實非常獨特。謝謝大家！
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