2.4國外新能源汽車車載鏗電池廠商及其產品供求現狀
2012年起,各大車企都陸續上市了PHEV和HEV。PHEV方面,繼豐田2012年1月開始銷售“普銳斯PHEV”之后,2012年秋季至2013年初,本田推出新款雅閣的PHEV款、福特推出C-VIAX Energin和Fusion Energi、沃爾沃上市V60 PHEV等。HEV方面,德國廠商開始逐漸全面推出產品。2012年,寶馬上市ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3戴姆勒上市E400 Hybrid和E300 B1ueTEC Hybrid大眾上市“捷達混合動力車”。
與此同時,車載鏗離子充電電池市場也開始形成,引領市場發展的正是EV用鏗電池。這是因為以日產的聆風為首,三菱汽車的i-MiEV、豐田iQ、特斯拉的Model S和寶馬i3等配備鏗電池的EV相繼上市的結果。

隨著電動汽車全面投放市場,各家汽車廠商所使用的電池廠商陣容也變得豐富與明朗起來(圖2)。在車載鏗離子充電電池領域,除了獨立廠商韓國LG化學、三星和日立外,還有AESC,Lithium Energy Japan,Primearth EV Energy(PEVE)和Blue Energy等與汽車廠商合資成立的車載電池公司,并己向多家汽車廠商供貨。如,松下2012年起為福特的Fusion Hybrid和Fusion Energi分別供貨5 Ah單元和20. 5 Ah單元鏗離子充電電池;此外,松下還為特斯拉汽車的EV "Model S”和"Model X”供貨鎳鉆鋁酸鏗18650單體鏗電池。
日本電池廠商東芝的車載鏗離子充電電池負極材料采用欽酸鏗,具有安全性高、壽命長、低溫特性出色的特點。缺點是單元的平均電壓只有2. 5 V左右,比以往的鏗離子充電電池低1 V以上。因此,配備200 } 400 V高電壓電池組的EV需要大量串聯電池單元,電池行業認為“難以采用”。但實際上,該單元除了己經用于三菱汽車的i-VIiEV和MINICAB MiEV的部分車型上,本田的“飛度EV”也己采用,因為該電池的SOC即使在變動較大的范圍內使用也很少發生劣化,低溫特性較高、電池的極限值高等特點也適合EV使用。
在獨立的日本廠商中,日立車輛能源除了為通用的HEV "Lacrosse”和“Regal”供貨外,還為日產新一代HEV供貨。
美國廠商方面,美國A123Systems(被萬向集團收購后更名8456 Systems)的鏗離子充電電池用于寶馬的ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3、美國菲斯克汽車的PHEV "Karma”以及新款EV "Spark EV”上。A123 Systems的鏗離子充電電池的特點是,正極材料采用磷酸鐵鏗( LFP),向寶馬供貨圓筒型單元,向菲斯克和通用供貨層壓型單元。
隨著鏗電池產品的研發與應用,各公司在電池組設計方面的思想逐漸出現差異。豐田、日產和本田等日本廠商的電池組趨于采用空冷式,并盡量簡化構造從而降低成本,而歐美廠商大多傾向于采用水冷式,并以特定的小范圍管理單元的充電狀態和溫度。其中,德國廠商表現出了使單元容量和外形尺寸等標準化,從而實現各車型通用的想法。而豐田等仍然堅持認為,不同車輛的配備空間各不相同,應該從多種單元中選擇最合適的產品配備,實現單元的標準化比較難。
3、我國動力電池發展需克服的問題
我國目前車用動力電池技術路線選擇的是與美國相同的磷酸鐵鏗路線,但鏗電池技術整體水平仍落后于美國、日本。例如日本電池平均能量密度要高出中國平均水平的30% } 40%,充電次數也能達到中國的幾倍。我國鏗離子電池產業發展尚需克服以下問題。
(1)知識產權問題。磷酸鐵鏗的正極材料專利由美國德州大學Goodenough團隊在1996年獲得。加拿大H-Q和Phostech則取得其獨家專利和商業授權。目前陸續發展出了敷碳、金屬氧化物包覆、納米化等改性和制備技術,藉此提高磷酸鏗鐵粉體的導電性,并派生出更多專利。因此,專利問題是國內磷酸鐵鏗制造企業難以避開的問題。
(2)制造一致性問題。電動汽車所用的鏗電池都是串聯或并聯在一起,如果一致性問題得不到有效解決,所生產的鏗電池也就無法大規模應用于電動汽車。
(3)成組后安全性和壽命問題。大功率充放電的大容量鏗離子動力電池組,在苛刻的使用條件下更易誘發電池某個部分發生偏差,從而引發安全問題。單體磷酸鐵鏗電池壽命可超過2 000次,但由上百塊單體電池串并聯后,整個電池組的壽命可能只有500次,必須使用電池管理系統(BMS)對電池組進行合理有效的管理和控制。
(4)高能量和高功率兼容問題。鏗離子動力電池雖然具有高能量密度,可使電動汽車勻速行駛更長時間,但卻存在著起動時功率不夠,啟動加速較慢的問題。在電化學體系中只有超級電容器才能獲得非常高的充放電倍率(1 000 C),但其能量密度只有鏗電池的1 /20。若不輔以超級電容,尚無理想的高容量高功率動力電池出現。
(5)原材料篩選問題。現在用于鏗電池生產的原材料不可能全部進口,主要還是取自國內。但是國內的原材料要通過國際認證,生產出的鋰電池才能被國際認可,所以目前還需要解決在原材料認證環節上所存在的一些問題。