動力電池“一致性”難題亟需破解

沒有震動，沒有噪音，沒有難聞的廢氣，沒有汽油機的轟鳴……你似乎很容易就能說出電動汽車相比其他動力汽車的顯著優(yōu)勢。而在國內(nèi)，電動汽車更是作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)而得到政府層面的大力扶持，被寄予實現(xiàn)中國電動汽車“彎道超車”目標的希望。

縱然如此，時至今日，純電動汽車在國內(nèi)仍未擺脫推而不廣的尷尬。電動汽車動力電池的續(xù)航里程、安全性、循環(huán)壽命成為其中關(guān)鍵的制約瓶頸。

“動力電池的關(guān)鍵技術(shù)不解決，純電動汽車的大規(guī)模推廣猶如空中樓閣。”東方一脈新能源科技(杭州)有限公司(以下簡稱東方一脈)總經(jīng)理柳金水說。

他所在的公司致力于成為動力電池技術(shù)瓶頸的突破者，目前已通過自主研發(fā)創(chuàng)新攻克關(guān)鍵性難題。通過多年來公司動力電池在各種電動汽車上全工況的破壞性試驗，其863計劃項目專項檢測結(jié)果得到國內(nèi)權(quán)威專家的高度評價和認可。東方一脈動力電池產(chǎn)品今年下半年就將全面推向市場，或?qū)⒐纹鹨魂囯妱悠囶I(lǐng)域的“東方一脈”旋風(fēng)。

尚未有一分錢銷售額的公司 潛心研發(fā)苦修“內(nèi)功”

你或許想象不到，東方一脈從2008年投入研發(fā)至今仍然是一家尚未產(chǎn)生一分錢銷售收入的公司。而他們卻從眾多申報企業(yè)中脫穎而出，入圍國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題項目，成為鋰電池全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)的引領(lǐng)者。

“這有賴于我們對電動汽車動力電池的持續(xù)專注研發(fā)。”柳金水說。事實上，目前國內(nèi)純電動汽車的推廣之所以困難重重、成效不彰，表面上看是由于三個方面的掣肘：電池安全性不夠穩(wěn)定、市場價格相當高昂、作為必備基礎(chǔ)設(shè)施的充電樁不足。但如果穿透表象去審視，關(guān)鍵問題則是動力電池問題。

技術(shù)缺陷也意味著市場機遇。如果誰能突破關(guān)鍵的技術(shù)瓶頸，誰就有機會搶占市場的制高點。對于東方一脈公司來說，為實現(xiàn)關(guān)鍵的技術(shù)突破可說是下了重注。

“包括各種研發(fā)測試、人員聘用、設(shè)備投入，前后投入了近1個億，錢都力求用在刀刃上，因為不解決問題就做不出真正好的產(chǎn)品。”柳金水說。在他看來，行業(yè)中的部分企業(yè)之所以生存得很掙扎，是因為陷入了一個誤區(qū)，即在動力電池的關(guān)鍵技術(shù)沒有得到解決和產(chǎn)品仍有缺陷的情況下強行推向市場，以圖維持公司的運營，但從長遠看卻是難以為繼的。“目前國內(nèi)有二十多個電動汽車電池的生產(chǎn)廠家，但由于沒有解決電池的成組關(guān)鍵技術(shù)，不少企業(yè)都陷入嚴重虧損、難以生存的怪圈。”而東方一脈則將通過技術(shù)創(chuàng)新，跳出這個怪圈。

跳出固有技術(shù)框架 破解動力電池“一致性”難題

長期潛心研發(fā)使東方一脈公司在厚積之后迎來薄發(fā)。他們的“主動均衡技術(shù)”破解了純電動汽車鋰電池難解的“一致性”問題。

過去，電動車使用的是鉛酸電池，它的優(yōu)勢是應(yīng)用歷史較長，技術(shù)較為成熟。但鉛酸電池同時也存在先天不足，即不夠環(huán)保和電能的比能量太低。為解決這些問題，鋰離子動力電池作為替代而大行其道。

然而，鋰電池在解決一部分問題的同時也帶來新的問題。“鋰太活躍了，雖然提高了電能的比能量和轉(zhuǎn)化效率，但缺點是由于分子極不穩(wěn)定，會產(chǎn)生動力電池系統(tǒng)串聯(lián)電池不一致性的問題，難以控制。”東方一脈公司資深總工程師告訴記者。

鋰電池的不一致性也成為其安全性難以保證、使用壽命短等弊端的肇因。事實上，把單個電池串成電池組，串得越多，不一致性放大倍數(shù)越多，安全問題也就越多。所串成的電池組中有一個“短板效應(yīng)”，容量最小的那塊電池決定了其他電池的放電量，短板效應(yīng)又會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，短板電池始終在極限狀態(tài)，衰竭速度快，產(chǎn)生惡性循環(huán)。

市場上的鋰電池解決這個問題的傳統(tǒng)思路是依賴配備一個BMS管理系統(tǒng)，用以解決電池不一致性。但這一系統(tǒng)在面對大容量電池就顯得無能為力了。

而東方一脈選擇跳出固有的技術(shù)框架，換一種思路，變被動為主動。“我們自主研發(fā)的主動均衡技術(shù)，可以讓每一個電池主動糾錯，主動糾正誤差，克服不一致性，我們率先在世界上提出動力電池第三主動均衡電極。”前述總工程師說，“就好像隊列中的每一個都向左向右看齊，最終讓隊列成為一條直線。”

柳金水一邊介紹，一邊向記者展示東方一脈的新款電池。其在外觀上有別于一般的傳統(tǒng)電池，除正極和負極外又另外增加了兩個極，而主動均衡的技術(shù)，就藏在這樣的細微改變之中。

更安全更耐用的好電池 有望降低整車使用成本

“只有掌握核心的好技術(shù)，才能生產(chǎn)出靠譜的好產(chǎn)品。”柳金水說。那么東方一脈公司研發(fā)的動力電池相比一般電池到底好在哪里?

事實上，按照工信部的要求，汽車動力電池實際可用容量不能低于總?cè)萘康?0%，低于這個標準就要被淘汰。比如原來的電池可以跑200公里，那么到160公里就不能用了，但現(xiàn)在有一些電池降到100公里還在跑，因為關(guān)鍵問題不能解決。參照上述標準，市面上有些電池的使用壽命只有1年左右。

“而我們的電池卻可以用8年以上。”柳金水很有信心告訴記者，東方一脈的核心電池產(chǎn)品，經(jīng)過北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗所的檢驗，成組運行的電池(單節(jié)電芯100安時) ，通過其主動均衡系統(tǒng)，循環(huán)充放1500次以后，容量反而增加，達到之前的102.75%。“是因為單體電池間的一致性上升，步伐一致，發(fā)揮的能量更大。”

盡管增加了核心的技術(shù)創(chuàng)新，但并不意味著總體成本的上升。“雖然電池的成本增加，但是整車的成本是下降的，因為采用我們的主動均衡技術(shù)后，就不需要BMS管理系統(tǒng)了。而且隨著市場規(guī)模的擴大，我們的單位成本會越來越低。”談及于此，柳金水顯得頗為興奮。

同時，為提高動力電池運行的安全性，東方一脈也做了針對性的關(guān)鍵改良。在其電池電芯采用鉚合疊層工藝并與外殼成一體，無論撞擊、顛箥都非常安全可靠。不同于市場上現(xiàn)有的其他電池，在顛簸的行駛環(huán)境中會由于電芯的膨脹而鼓包、漏液，造成短路而引發(fā)安全隱患，東方一脈的電池通過顛覆性的技術(shù)工藝創(chuàng)新，已解決了動力電池極片的錯位、變形、一致性等技術(shù)瓶頸，大大提高了電池的安全性和可靠性。東方一脈還突破性地自主研發(fā)成功了針對自身產(chǎn)品工藝要求的全自動動力電池生產(chǎn)線，為大規(guī)模生產(chǎn)、降低產(chǎn)品成本、保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性、提高產(chǎn)品的成品率提供了保障。

此外，由于電池使用過程中會持續(xù)放熱，如果溫度升高幅度過大會嚴重影響電池的使用壽命，東方一脈的電池也通過生產(chǎn)工藝上的創(chuàng)新解決了這個問題。“我們的電池可以將溫升有效控制溫升在5度左右，這樣試放電性能好，儲電量更高。”這是東方一脈總工程師介紹的又一個技術(shù)亮點。

謀劃借鑒“小米模式” 搶占電動汽車大市場

“從技術(shù)方案的確定到生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)，具有顛覆意義的電池今年下半年就會批量推向市場。”柳金水告訴記者。而東方一脈公司所面對的，事實上是一個無比廣闊的大市場。小小的一塊電池，或?qū)⑸羁逃绊戇@一看起來前景美好的市場能否真正啟動。

目前國家層面的政策目標是爭取到2015年，電動汽車累計產(chǎn)銷量達50萬輛。“這樣的目標如何完成?能使電動汽車在市場上規(guī)模化推廣的電池在哪里?這正是我們的市場空間。”

這確實是一個令人充滿遐想的市場。目前國內(nèi)的汽車年產(chǎn)銷量已達2200萬輛，如果電動汽車占比達到5%，也就是110萬輛，如果每輛車配動力電池按10萬元計算，這就是一個規(guī)模達到每年1100億元的龐大市場。

為此，東方一脈公司已在提前籌劃和布局。如今東方一脈已和國內(nèi)幾家大型電動汽車生產(chǎn)企業(yè)簽訂了小批量的供貨合同。其動力電池已應(yīng)用在純電動客車和純電動乘用車上，先期進行幾個月的產(chǎn)品試用。之后有望簽訂大批量的訂單。

“全面推向市場后，其反響可能是爆炸性的。”對于東方一脈電池的技術(shù)優(yōu)勢和市場前景，柳金水顯得信心十足。

批量推向市場需要產(chǎn)能的保證，以滿足不斷增長的市場需求。東方一脈的設(shè)想是借鑒“小米模式”的成功之處，在掌握核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，成為資源的整合者。除自身擁有的研發(fā)中心和生產(chǎn)基地外，整合改造其他動力電池生產(chǎn)企業(yè)，由東方一脈提供方案、設(shè)備和原材料，輸出技術(shù)和品牌，在保證產(chǎn)品品質(zhì)的同時謀求規(guī)模效應(yīng)。

“迅速切入并搶占市場，我們已經(jīng)準備好了。”柳金水告訴記者。