1概述

新型電池作為驅(qū)動型動力源在大眾化市場可接受的重量范圍內(nèi)，具有超過200km里的續(xù)航能力，這為動力電池成為汽車替代性能源提供重要途徑。在化石能源日益緊缺以及環(huán)保問題日益突出的情況下，大力發(fā)展動力電池是國家戰(zhàn)略發(fā)展目標之一，需要國家從技術及資金上繼續(xù)進行重點投入與支持。

2電池動力驅(qū)動與汽油發(fā)動機驅(qū)動的區(qū)別

電池作為動力驅(qū)動源并非很新的話題，早在2004年，M.Winter和R.J.Brodd博士曾就幾種電池、液態(tài)氫和液態(tài)天然氣的體積比能量和汽油進行了對比，事實上，鋰電池的質(zhì)量比能量約為汽油的1/20，體積比能量約為汽油的約1/6?；谵D(zhuǎn)化效率的影響，作者還就幾種電池動力驅(qū)動與汽油發(fā)動機驅(qū)動續(xù)航能力對比，一組350kg的電池組的續(xù)航歷程為260km，而50L汽油的續(xù)航歷程為720km。顯然，從能量的角度講，動力電池與傳統(tǒng)動力的汽油相比有相當?shù)牟罹唷Ｓ纱艘瓿鰜淼膬蓚€問題值得重點關注，一是從比能量上看，傳統(tǒng)能源與電池相比具有絕對優(yōu)勢，其戰(zhàn)略意義應予以足夠關注。二是鑒于廣泛關注的能源危機和環(huán)境問題，從續(xù)航能量看，離子電池具備良好的適用性，若安全問題得到解決，該技術不失為一種良好的替代性技術。

3國內(nèi)外動力電池發(fā)展現(xiàn)狀

從完整的產(chǎn)業(yè)鏈角度講，動力電池產(chǎn)業(yè)鏈包括電極及其活性材料、電解液、隔膜、生產(chǎn)設備及試驗檢測儀器。在正極材料領域，主要公司有Valence、Phostech、A123和日本的三井。目前，這些供應商為了追求更高的附加值只是在做OEM，而不愿意向國內(nèi)市場供應磷酸鐵鋰材料。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有湖南瑞翔新材料、湖南杉杉新材料、北京當升科技、北大先行等。我國的鈷酸鋰、錳酸鋰工藝相對成熟，但最為看好的動力鋰離子電池磷酸鐵鋰正極材料處于產(chǎn)業(yè)化初級階段。

在鋰電池用隔膜材料領域，隔膜是技術壁壘最高的一種高附加值產(chǎn)品，目前全球隔膜的需求量超過數(shù)億平方米，中國的需求量在2億平方米以上，隨著世界各國及我國新能源政策的實施，鋰離子電池成為電動汽車、電動工具和電動自行車的最佳選擇后，鋰離子電池的市場規(guī)模將很快會擴大到目前的5～10倍。目前國產(chǎn)隔膜研發(fā)雖然早已開始，但只能生產(chǎn)單層膜，并存在質(zhì)量均勻性和穩(wěn)定性問題。為滿足動力電池的要求，亟待開展三層結(jié)構(gòu)隔膜的研發(fā)。

電解液領域最為關鍵的材料是電解質(zhì)，目前電解質(zhì)鋰鹽是LiPF6，全球年產(chǎn)量已超過2000t，目前僅日本Stella、關東電化、森田化學能批量生產(chǎn)，國內(nèi)天津金?？缮a(chǎn)鋰鹽溶液，規(guī)模比較小，LiFSI為一種新型的電解質(zhì)鹽，低溫性能好、氟含量低、對環(huán)境影響好于LiPF6，用于磷酸鐵鋰電池，可提高電池的倍率和低溫性能，應用前景廣闊。

在鋰電池全自動生產(chǎn)線裝備制造領域，全自動生產(chǎn)線僅日韓能提供，主要用于生產(chǎn)電腦和手機電池，汽車工業(yè)要求鋰離子動力電池具有高比能量、高比功率、長壽命、低成本，特別是要保證產(chǎn)品的均勻可靠性。其制造技術難度遠高于小電池的要求，這些致使鋰離子電池行業(yè)須進行重大的結(jié)構(gòu)調(diào)整。用于小型電池的電極制備工藝需要逐漸地被高效、低能耗和低污染的新工藝、新技術、新裝備所取代。此外，鑒于動力電池的散熱和高功率輸入/輸出要求，平板式電芯設計模式也成為一個新的技術方向，這就要求我國相應的電池制造工藝和裝備不斷地創(chuàng)新和深入發(fā)展。

4動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點關注的問題

我國自發(fā)展鋰電池以來，更多的關注在涉及到電池及其組件產(chǎn)業(yè)鏈以內(nèi)的各技術領域，而作為相關的外延問題卻沒有引起足夠重視。

（1）正負極電活性物質(zhì)的資源問題自鋰電池誕生以后，包括Li、Co、Mn、Ni及其相關化合物引起了人們的極大關注，尤其是鋰資源更顯得格外重要。按目前的動力電池發(fā)展軌跡預測，到2050年，將有約50%的鋰資源會消耗殆盡。一方面，這些資源的管理應切實上升到戰(zhàn)略層面，另一方面，還需有計劃扶持其他的新能源動力技術如燃料電池技術。

（2）動力電池涉及的環(huán)保問題德國大眾在電動車技術上走在世界前列，但據(jù)不久前報道，大眾卻宣布放棄電動車最污染的項目電池制造。這一現(xiàn)象涉及的核心問題之一便是電池制造可能帶來的環(huán)境污染問題。

（3）動力電池使用能源的可再生性從本質(zhì)意義上講，動力電池僅涉及能源的存儲與轉(zhuǎn)化，而不產(chǎn)生能量，電能從何而來以及如何制造這些電能，也同樣與環(huán)境息息相關，因為不同的能源生產(chǎn)方式會對環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。如果電動車能夠從清潔的能源中獲取電能，那么電動車日益增多將有利于環(huán)境和氣候。然而，如果動力電池獲得的能源來自不計污染成本的生產(chǎn)模式，這已失去動力電池作為新能源汽車動力的根本目的與意義。

5標準化及安全測試領域存在的問題

我國大容量動力鋰電池單體電池已經(jīng)具備了推廣應用的條件，產(chǎn)業(yè)化建設成果顯著。在電池單體方面，規(guī)?；a(chǎn)和規(guī)模化應用的條件已經(jīng)基本成熟。但從動力鋰電池要求的高成組性、系統(tǒng)集成性、高安全性等和高標準化要求出發(fā)，以下幾個方面的問題甚為突出。

（1）關鍵質(zhì)量控制方法與可靠性保證技術仍需完善

標準化通常涉及產(chǎn)品技術及標準技術文件本身。目前，國內(nèi)以人為主的生產(chǎn)線無法避免高不良率，現(xiàn)有主要用于鉛酸蓄電池的成組應用技術和設備，不能適應新型動力電池的技術要求。這種情形一方面會導致電池生產(chǎn)成本的增加，另一方面使得電池性能不穩(wěn)定，影響到動力電池的一致性、使用壽命等。當前發(fā)生的動力鋰電池使用壽命縮短及燃燒、爆炸等安全問題，均是由這些因素所引起。

（2）標準化缺乏統(tǒng)一管理

由于我國行業(yè)管理等歷史因素，不同類別的電池往往是由不同的工業(yè)部門的企業(yè)主要生產(chǎn)并主導其標準的制修訂，相應地行業(yè)管理也歸屬不同工業(yè)部門。國家標準與多個行業(yè)標準并存，并且標準范圍交叉重復的現(xiàn)象無論是對于產(chǎn)品的生產(chǎn)者，還是消費者都造成了相當大的困擾，并損害整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

（3）標準體系和市場化的產(chǎn)品與技術保障體系不完備

除節(jié)能與新能源汽車科研項目中完成了幾項電動汽車用動力電池標準外，動力鋰電池和系統(tǒng)集成標準仍處于空白狀態(tài)，而建立成熟的市場化的產(chǎn)品和技術保障體系是推廣應用包括節(jié)能與新能源汽車在內(nèi)的與新型動力鋰電池系統(tǒng)的基本條件，而這一條件目前尚不具備。這兩者之間不僅聯(lián)系緊密，而且相互制約。為爭奪市場，迫使所有企業(yè)都成為閉關自鎖的獨立體系，低水平重復開發(fā)和拼盡全力去建設不可能實現(xiàn)的自主產(chǎn)品和技術保障體系，產(chǎn)品處于完全混亂局面。

（4）沒有中立的動力電池系統(tǒng)標準符合性及安全試驗平臺

新型動力鋰電池系統(tǒng)集成是一個新興技術領域，動力鋰電池系統(tǒng)集成涉及到關鍵零部件及通訊和控制網(wǎng)絡、接口和通訊協(xié)議等產(chǎn)品，涉及電力、電子、計算機、自動控制等多種高新技術和產(chǎn)業(yè)領域，涉及到復雜的標準體系，安全問題也十分突出。產(chǎn)品只有通過科學、合理的標準符合性檢測及安全試驗，才能從根本上保證產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性與安全性能。當前動力電池領域存在的標準欠缺，標準化工作平臺不完善，必然會影響產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化、科學化發(fā)展。

6標準化及安全試驗工程技術平臺建設的必要性

（1）新技術領域需要開展標準化研究

新型動力鋰電池系統(tǒng)集成作為一個新興技術領域，是與鉛酸蓄電池完全不同的新型蓄電池。目前主要用于鉛酸蓄電池的成組應用技術和設備，不能適應新型動力鋰電池的特點，與之配套的相關標準需要建立在成熟產(chǎn)業(yè)技術研究以及標準的符合性檢測基礎之上。

（2）市場化的產(chǎn)品和技術保障體系是推廣新能源汽車與動力鋰電池系統(tǒng)的基本條件

建立成熟的市場化的產(chǎn)品和技術保障體系是推廣應用包括節(jié)能與新能源汽車在內(nèi)的與新型動力鋰電池系統(tǒng)的基本條件。而標準是質(zhì)量保證的基礎，要建立相關市場化保障體系，需建立動力電池產(chǎn)業(yè)標準化及安全試驗工程技術平臺。

（3）安全性評價是動力電池實施標準化的重要內(nèi)容

動力電池相對于一般的便攜式鋰離子電池而言，安全性問題格外突出。美國小型可充電電池協(xié)會公布的FAA試驗報告認為：非常小的火源就能夠充分將鋰離子電池加熱到打開壓力釋放機構(gòu)的溫度以上電解質(zhì)高度可燃且易于被點燃，滿充電電池在火焰中是更加易爆。此外，相關研究機構(gòu)提出內(nèi)部短路引起的現(xiàn)場失效的過程與在濫用條件引起的過程存在本質(zhì)的不同，一旦內(nèi)部短路點近旁的局部溫度達到一定水平，就可能使電池中所有含能材料分解，對于此，現(xiàn)在采取的保護措施大多是無效的，要解決這一問題，必須重視安全試驗方法研究和手段建設。