鋰單體電池及其管理系統(tǒng)可行性報(bào)告20100910

1、附件2編號(hào)： 密級(jí)： 春蘭（集團(tuán)）公司產(chǎn)品技術(shù)科研開發(fā)新 可行性分析報(bào)告 項(xiàng)目名稱： 鋰單體電池及其管理系統(tǒng) 承擔(dān)單位：江蘇春蘭清潔能源研究院有限公司 二一年 九 月 十 日 一、項(xiàng)目市場可行性分析：1. 產(chǎn)品的主要用途鋰離子動(dòng)力電池現(xiàn)在越來越廣泛使用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車醫(yī)用輔助車、家庭用UPS、野外作業(yè)用能源包等領(lǐng)域。在礦燈電池，高爾夫球車電池，游覽車電池，醫(yī)用輔助車，儲(chǔ)能裝置，儀器設(shè)備以及航模電池等方面，鋰離子動(dòng)力電池的市場銷售也越來越大,同時(shí)2Ah以上容量的鋰離子動(dòng)力電池在軍工及特殊場合也有廣泛的用途。加之，隨著全球能源問題日益突出，電動(dòng)車已經(jīng)成為國內(nèi)外競相開發(fā)的

2、熱點(diǎn)，作為電動(dòng)車技術(shù)瓶頸的電池開發(fā)亦隨之成為熱點(diǎn)，急需高性能、安全、環(huán)境友好的電池解決方案。而本項(xiàng)目所述鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)品亦將成為電動(dòng)車用電池的更優(yōu)選擇，從長遠(yuǎn)看，鋰離子動(dòng)力電池在電動(dòng)車方面的應(yīng)用將隨著電動(dòng)車的發(fā)展而日趨顯著。2. 市場需求分析a) 電動(dòng)自行車市場據(jù)全國自行車工業(yè)信息中心統(tǒng)計(jì)，2000年全國電動(dòng)自行車為 35萬輛，2001年近100萬輛，2004 年底為500 萬輛，2005 年底為800 萬輛，預(yù)計(jì)到 2011年將突破 2000萬輛。按照這樣計(jì)算，平均每年將有 4-5億安時(shí)的潛在市場。具體數(shù)據(jù)見圖。由上述可見，國內(nèi)電動(dòng)自行車的潛在市場十分巨大,前景樂觀，國內(nèi)電動(dòng)自行車企業(yè)的不

3、斷發(fā)展壯大很好地證明了這一點(diǎn)。這也昭示著國內(nèi)電動(dòng)自行車用鋰離子動(dòng)力電池市場潛力巨大。b) 礦燈市場全國有五百萬煤礦職工，加上金銀銅鐵等金屬礦以及其它非金屬礦的礦工，總數(shù)可達(dá)一千萬以上，以每支礦燈二百元計(jì)算有二十億元的市場容量。礦燈電池目前采用的是鉛酸電池，但是體積大、質(zhì)量大，攜帶不方便，而且存在漏酸等問題，給礦工的井下工作帶來很多不便，相同容量的鋰離子二次電池的體積和質(zhì)量可以降低到鉛酸電池的1/3，如果以鋰離子二次電池礦燈替代傳統(tǒng)的鉛酸電池礦燈，其社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益將是十分明顯的。 c) 電動(dòng)工具市場目前，在全球銷售的電動(dòng)工具中，絕大部分是從中國生產(chǎn)并出口的，因此，中國已經(jīng)成為世界電動(dòng)工具的生

4、產(chǎn)大國和外貿(mào)出口大國。行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料顯示：2004年，中國的電動(dòng)工具產(chǎn)量已達(dá)到1.55億臺(tái)，中國向161個(gè)國家和地區(qū)出口了電動(dòng)工具產(chǎn)品，銷售額達(dá)30億美元，約占全球電動(dòng)工具總產(chǎn)量的80%。海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國電動(dòng)工具出口額已超過全球出口量居第二位的德國一倍以上，穩(wěn)居出口世界第一。以前電動(dòng)工具中的電池一般是以鎘鎳電池為主，但隨著對(duì)環(huán)保的要求越來越高，由于鎘鎳電池的污染，很多國家已經(jīng)明令禁止鎘鎳電池的使用，比如在歐洲從2006年7月1日起，投放于市場的新電子和電氣設(shè)備將不能包含鉛，汞，鎘，六價(jià)鉻，聚溴二苯醚（PBDE）或聚溴聯(lián)苯（PBB）。而替代鎘鎳電池的產(chǎn)品主要就是鋰離子電池和鎳氫電池，因此鋰電

5、池為電源的電動(dòng)工具需求量大幅度增長。 由鋰離子電池供電的工具已經(jīng)進(jìn)入了市場， 2005年Sanyo、 SDI、 LGC 和 E-One 等公司將開始有鋰離子產(chǎn)品上市，Sony和Bosch 緊隨其后。 d) 電動(dòng)汽車市場自1993年開始，中國已經(jīng)成為了石油凈進(jìn)口國，國內(nèi)原油產(chǎn)量近幾年不可能大增，而需求正逐年增加，其中汽車對(duì)石油的消耗量占到了石油總消耗量的 23。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排計(jì)劃、各國政府相繼發(fā)布電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略和國家計(jì)劃，進(jìn)一步為產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。美國奧巴馬政府實(shí)施綠色新政，把電動(dòng)汽車作為國家戰(zhàn)略的重要組成，計(jì)劃到2015年普及100萬輛插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）。日本把發(fā)展電動(dòng)汽

6、車作為“低碳革命”的核心內(nèi)容，并計(jì)劃到2020年普及包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的“下一代汽車”達(dá)到1350萬輛,為完成這一目標(biāo),日本到2020年計(jì)劃開發(fā)出至少17款純電動(dòng)汽車、38款混合動(dòng)力車。德國政府在08年11月提出未來10年普及100萬輛純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車，并宣稱該計(jì)劃的實(shí)施，標(biāo)志德國將進(jìn)入電動(dòng)汽車時(shí)代。國家戰(zhàn)略的發(fā)布實(shí)施，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著十分重要的導(dǎo)向作用，必將進(jìn)一步加快國際電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程。動(dòng)力電池得到高度重視，研發(fā)投入急劇增加，電動(dòng)汽車技術(shù)瓶頸突破的預(yù)期大大增強(qiáng)。美國總統(tǒng)奧巴馬09年8月宣布安排24億美元支持PHEV的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，其中20億美元用來支持先進(jìn)動(dòng)力電池的研發(fā)和產(chǎn)

7、業(yè)化。日本政府提出“誰控制了電池，誰就控制了電動(dòng)汽車”，并組織實(shí)施國家專項(xiàng)計(jì)劃，在2011年以前將投入400多億日元用于先進(jìn)動(dòng)力電池技術(shù)研究，2010年左右新型鋰電池將規(guī)模應(yīng)用于下一代電動(dòng)汽車。德國從今年起啟動(dòng)了一項(xiàng)4.2億歐元的車用鋰電池開發(fā)計(jì)劃，幾乎所有德國汽車和能源巨頭均攜資加入。各國政府加大政策支持力度，全力推進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。一方面，政府加大對(duì)消費(fèi)者的政策激勵(lì)，加快電動(dòng)汽車的市場培育。美國對(duì)PHEV實(shí)施稅收優(yōu)惠，減稅額度在2500美元和15000美元之間。日本從09年月日起實(shí)施新的“綠色稅制”，對(duì)包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車等低排放且燃油消耗量低的車輛給予稅賦優(yōu)惠，一年的減稅規(guī)模約為2

8、100億日元，是現(xiàn)行優(yōu)惠辦法減稅額的10倍。英國從09年4月1日起執(zhí)行新汽車消費(fèi)稅，對(duì)純電動(dòng)汽車免繳消費(fèi)稅。法國對(duì)購買低排放（二氧化碳）汽車的消費(fèi)者給予最高5000歐元的獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)高排放汽車進(jìn)行最高2600歐元的懲罰。另一方面，政府通過加大信貸支持等措施，鼓勵(lì)整車企業(yè)加快電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。美國政府對(duì)電動(dòng)汽車生產(chǎn)予以貸款資助。09年6月23日，福特、日產(chǎn)北美公司和Tesla汽車公司獲得80億美元的貸款，主要用于混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車的生產(chǎn)。歐盟在2009年上半年發(fā)放70億歐元貸款，支持汽車制造商發(fā)展電動(dòng)汽車；此外，美國新的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)和歐盟新車平均二氧化碳排放法規(guī)，對(duì)汽車的技術(shù)要求大幅提高，如果

9、不發(fā)展電動(dòng)汽車技術(shù)，汽車制造商將很難達(dá)到新法規(guī)的要求。當(dāng)前許多知名的汽車制造商都致力于開發(fā)動(dòng)力鋰電池汽車，如美國福特、克萊斯勒，日本豐田、三菱、日產(chǎn)、韓國現(xiàn)代、法國Courreges、Ventury等。中投顧問根據(jù)多年的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及和相關(guān)廠商的溝通，對(duì)汽車鋰電池的發(fā)展情況、市場規(guī)模以及未來走勢進(jìn)行了深入研究之后，總結(jié)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從發(fā)展周期看，目前汽車鋰電池市場正在走出導(dǎo)入期，開始跨入快速成長期。e) 其他市場高爾夫球車電池，游覽車電池，醫(yī)用輔助車，以及航模電池等方面，鋰離子動(dòng)力電池的市場銷售也越來越大。2Ah以上容量的鋰離子電池在軍工及特殊場合也有廣泛的用途。其中 4-6Ah的電池用于部隊(duì)單

10、兵作戰(zhàn)步話機(jī)電源是各國軍用移動(dòng)電源的首選。海島、高原、沙漠的移動(dòng)通訊對(duì)電源的要求區(qū)別與其他地區(qū)，高能量密度中型鋰離子電池在這種場合已成為最佳選擇，中型鋰離子電池在寒冷的邊防還可以被用做保暖服的便攜式電源，加上智能化管理系統(tǒng)，特別適用于上述地區(qū)部隊(duì)防寒和執(zhí)行任務(wù)。隨著現(xiàn)代國防的發(fā)展，潛艇電池，魚雷電池對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的需要也越來越大，在軍用電池每年的近 60億元的支出中鋰離子電池的比例肯定將有大幅度增長。 二、項(xiàng)目技術(shù)可行性分析：1、項(xiàng)目安全性分析：鋰動(dòng)力電池最重要的組成部分是電極材料和電解液。鋰離子電池使用易燃的有機(jī)溶液作為電解液，是鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)或爆炸的主要原因之一。在電池遭到破壞后產(chǎn)生

11、熱源，有機(jī)溶劑及其蒸汽容易著火引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。此外，鋰離子電池的安全性還包括電極材料與電解液之間的熱穩(wěn)定性。對(duì)于鋰離子電池的安全性，人們除外部對(duì)鋰動(dòng)力電池使用技術(shù)不斷提高的同時(shí)，分別從電池電解液的燃燒性能和電極材料與電解液之間的穩(wěn)定性兩個(gè)角度對(duì)鋰離子電池材料的安全性能進(jìn)行研究。目前我國在鋰動(dòng)力電池的研發(fā)方面，可以說居世界鋰動(dòng)力電池技術(shù)的前列。我國關(guān)于電解液在燃燒性能的研究方面發(fā)現(xiàn)，在電解液中加入阻燃劑，能有效抑制電解液的燃燒，是提高鋰動(dòng)力電池安全性的直接有效的方法。關(guān)于阻燃的電解液，可使電解液具有阻燃性甚至完全不燃，同時(shí)還不損害甚至改善電池性能。鋰離子動(dòng)力電池的安全性能，由于研究人員在材料、

12、電液方面進(jìn)行了大量的工作，安全性能已經(jīng)有很大的提高，已通過國家檢測部門的檢測，也已經(jīng)通過過充、短路、針刺、擠壓等安全性能測試。鋰動(dòng)力電池，在使用過程中為保證電池的性能，要求不欠壓、不過充、不過放，這就要求對(duì)電池進(jìn)行“均衡”和控制管理，以保證其充放電的合理應(yīng)用，這是一套要求完整的嚴(yán)密的使用方案，既鋰動(dòng)力電池的安全使用技術(shù)。目前這套鋰動(dòng)力電池的安全使用技術(shù)得以初步突破，這對(duì)鋰動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用起到推波助瀾的作用。1）鋰單體電池安全性在鋰離子電池安全性方面的考慮主要從電池材料的選擇、電池電化學(xué)設(shè)計(jì)、電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、添加劑的應(yīng)用、充電制度等方面來進(jìn)行。l 隔膜的自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)采用國際先進(jìn)的Cel

13、gard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。l 電解液方面的安全保護(hù)措施采用阻燃性電解液來提高系統(tǒng)的安全性。l 電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)和安全閥電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)或設(shè)安全閥，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣?；蛟陔姵氐纳仙w上設(shè)計(jì)安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部的壓力達(dá)到一定值時(shí)，安全閥開啟，放氣。l 外接保護(hù)電路鋰離子電池在使用時(shí)常外接保護(hù)電路,一方面防止過充、過放以避免循環(huán)壽命的縮

14、短,另一方面也起到防止電池濫用、誤用的作用。好的鋰離子電池保護(hù)電路都具有溫度保護(hù)和電流保護(hù)，當(dāng)充放電電流、電池溫度大于相應(yīng)設(shè)定的保護(hù)值時(shí),保護(hù)電路都將終止電池工作。l 各種環(huán)境濫用試驗(yàn)等對(duì)電池進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。2）系統(tǒng)安全方面l 電氣監(jiān)控到每個(gè)單體，防止單體的過充放。l 對(duì)每個(gè)單體的溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止溫度失控導(dǎo)致的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。l 對(duì)系統(tǒng)增加自動(dòng)散熱控制，防止系統(tǒng)的溫度超出使用范圍。l 采用熔斷絲保護(hù)，防止電池短路造成故障擴(kuò)散。l IO報(bào)警信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)有故障時(shí)，會(huì)通過CAN和IO報(bào)警信號(hào)同時(shí)發(fā)出報(bào)警，防止由于CAN中斷導(dǎo)致的系統(tǒng)報(bào)警失效

15、。3）人身安全方面l 手動(dòng)空氣開關(guān)。用于產(chǎn)品檢修時(shí)切斷高壓回路，提高安全性。l 雙重漏電檢測模塊。一個(gè)漏電模塊用于檢測系統(tǒng)和電池包的絕緣情況，防止電池內(nèi)部短路造成的危害。還有一個(gè)用來檢測系統(tǒng)和車底盤的絕緣情況，防止高壓對(duì)乘客的人身安全造成傷害。l 高壓繼電器控制電路。當(dāng)電池系統(tǒng)有故障或超出使用范圍時(shí)，切斷高壓電路，保護(hù)電池系統(tǒng)。l 采用雙重絕緣：電池和電池包絕緣，電池包和底盤絕緣，降低對(duì)乘客的安全影響。2、項(xiàng)目可靠性分析：有專家認(rèn)為，從各國研究成功的電動(dòng)汽車來看，各種電動(dòng)汽車測試達(dá)到的各項(xiàng)性能指標(biāo)，對(duì)一般的使用者來說，是可以滿足的。但沒有實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的主要原因，在于蓄電池的使用壽命及可靠

16、性還達(dá)不到傳統(tǒng)汽車的使用水平。此外純電動(dòng)汽車所使用的蓄電池組成本一般要占新車造價(jià)的二分之一，如果需要購車人在幾年之內(nèi)即更換蓄電池組，就意味著增加高額的使用成本?，F(xiàn)在隨著關(guān)鍵材料和技術(shù)的進(jìn)步和突破，電動(dòng)汽車蓄電池的比能量和功率性能已經(jīng)有了很大的提高，生產(chǎn)蓄電池的材料與蓄電池的結(jié)構(gòu)也取得了很大的進(jìn)步，使用壽命和可靠性獲得重大突破。電池的加速性可以達(dá)到或超過今天燃油車的水平，蓄電池充一次電的行駛里程能超過燃油車目前加一箱油的行駛里程。但各企業(yè)所公布的大部分純電動(dòng)汽車蓄電池實(shí)驗(yàn)室可靠性測試數(shù)據(jù)，如加速性能、充電時(shí)間、持續(xù)里程數(shù)等，還須在復(fù)雜的外部環(huán)境實(shí)際運(yùn)行下，進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性，以及生產(chǎn)批量化質(zhì)量控

17、制對(duì)電池可靠性的影響。目前，鋰離子電池應(yīng)用于電動(dòng)車，對(duì)于動(dòng)力電池的可靠性研究，主要集中在系統(tǒng)與材料兩方面。對(duì)于動(dòng)力電池的系統(tǒng)研究主要有：電池壽命機(jī)理：高功率電池老化特征、老化電池診斷、老化電池電化學(xué)模型、電池壽命預(yù)測方法開發(fā)；電池的低溫性能表現(xiàn)：低溫性能特點(diǎn)、低溫電解質(zhì)類型、低溫性能模擬；容許偏差、過熱偏差、過負(fù)載偏差、檢查診斷等，材料研究主要集中在材料篩選與開發(fā)、低成本制造及國產(chǎn)化、材料的熱穩(wěn)定性等。1）電池的可靠性研究：為提高電池的可靠性，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：l 選擇熱穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)壽命好的正極材料；l 采用熱穩(wěn)定性更好的電解質(zhì)鹽：阻燃溶劑,穩(wěn)定SEI膜添加劑等；l 優(yōu)化正負(fù)

18、極容量比、極板設(shè)計(jì)、集流設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、抗濫用設(shè)計(jì)等；l 選用高精度的大容量動(dòng)力電池生產(chǎn)設(shè)備；l 進(jìn)行嚴(yán)格的生產(chǎn)和質(zhì)量控制；l 建立完善的動(dòng)力鋰離子電池檢測標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系；2）管理系統(tǒng)的可靠性：為了提高管理系統(tǒng)的可靠性，管理系統(tǒng)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：l 選擇優(yōu)質(zhì)的電子元器件和正規(guī)的器件供應(yīng)商。l 對(duì)元件進(jìn)行降額使用，如電容的耐壓等級(jí)不超過標(biāo)定的一半，電阻功率不得超過標(biāo)定的70。l 優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高電路的EMC、EMI的性能，提高電路的防浪涌設(shè)計(jì)能力。l 優(yōu)化PCB布局，提供合理的熱溫度布局，提高器件的可靠性l 設(shè)計(jì)產(chǎn)品經(jīng)高溫、低溫、濕熱、鹽霧、振動(dòng)、高壓、低壓等實(shí)驗(yàn)必須合格。l 所有產(chǎn)品

19、必須進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)。l 選擇正規(guī)的電路設(shè)計(jì)廠，進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，提高加工過程的產(chǎn)品可靠性。l 根據(jù)公司產(chǎn)品要求，進(jìn)行十、百、千認(rèn)證。3、產(chǎn)品先進(jìn)性分析：蓄電池及其管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。在以往幾年中，大部分企業(yè)在電動(dòng)汽車研制中曾遭遇尷尬，主要是因?yàn)椴捎昧算U酸、鎳鎘、鎳氫電池（Ni-MH）等?，F(xiàn)在，經(jīng)過研制與實(shí)驗(yàn)比較，采用能量密度更高的鋰離子電池取代鉛酸和鎳氫電池，運(yùn)用于汽車領(lǐng)域正成為一項(xiàng)核心技術(shù)，它具有重量輕、儲(chǔ)能大、功率大、無污染、也無二次污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬，是電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)小轎車、電動(dòng)大貨車等較為理想的車用蓄電池。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴、安全性較差。不過

20、現(xiàn)在已開發(fā)出錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰等新型材料，大大提高了鋰離子電池的安全性，而且降低了成本。隨著鋰離子電池成本的急劇降低和性能的大幅度提高，已有許多汽車生產(chǎn)廠家開始投入使用鋰離子電池。截至2006年 10月為止，全球主要國家已有20余家車廠進(jìn)行鋰離子電池研發(fā)。如富士重工與NEC合作開發(fā)廉價(jià)的單體（Cell）錳系鋰離子電池（即錳酸鋰電池），具有高安全性、低制造成本特點(diǎn)，在車載環(huán)境下的壽命高達(dá)12年，10萬公里，與純電動(dòng)汽車的整車壽命相當(dāng)。東芝開發(fā)的可急速充電的鋰離子蓄電池組，除了小型、大容量的特點(diǎn)之外，采用了能使納米級(jí)微粒均一化固定技術(shù)，可使鋰離子均勻地吸附在蓄電池負(fù)極上，能在一分鐘之內(nèi)充電

21、至其容量的80%，再經(jīng)6分鐘便可充滿電。我國在鋰離子電池方面的研究水平，有多項(xiàng)指標(biāo)超過了USABC提出的2010年長期指標(biāo)所規(guī)定的目標(biāo)，已能自主開發(fā)出在5080公斤以下，可適用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電油混合動(dòng)力車、油電混合動(dòng)力電動(dòng)車，行駛距離在80公里以內(nèi)的小型、輕型供上下班使用的家用電動(dòng)小轎車的鋰離子蓄電池，并有足夠好的安全行駛性能。鋰離子電池是目前性能最好的電池，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，也得到了市場的廣泛認(rèn)可。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，電量儲(chǔ)備最大，重量最輕、壽命最長、充電時(shí)間最短，無記憶效應(yīng)。具體說來優(yōu)點(diǎn)有：l

22、 無記憶效應(yīng)，使用時(shí)間長。記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中, 電池的容量減少的現(xiàn)象。 鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。無記憶效應(yīng)大大方便了用戶，用戶不必在每次充電時(shí)都先放電再充電。l 工作電壓高。通常單體鋰離子電池的電壓為3.6或3.2V，鎳氫，鎳鎘電池的電壓為·，相差倍左右。l 體積小、重量輕、比能量高。鋰離子電池的比能量可達(dá)鎳鎘電池的倍以上。與同容量鎳氫電池相比，體積可減少，重量可降低。l 壽命長。在正常條件下，優(yōu)質(zhì)鋰離子電池的壽命可達(dá)次以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他各類電池。l 安全快速充電。鋰離子電池因采用特殊的技術(shù)處理，因此允許在小時(shí)內(nèi)快速充足電，而且安全性能大大提高。l 允許工作溫度

23、范圍寬。鋰離子電池可在-2060環(huán)境溫度條件下工作。高溫放電性能優(yōu)于其它各類電池。 l 自放電性能好：鋰離子電池的自放電<10%/月。l 無污染。鋰離子電池不含有諸如鎘,鉛,汞之類的有害金屬物質(zhì)。鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能對(duì)比表技術(shù)參數(shù)鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池工作電壓（V）1.21.23.6或3.2重量比能量(Wh/Kg)5065105-140體積比能量(Wh/l)150200300充放電壽命(次)50010001000-2000自放電率（%/月）25-3010-206-9有無記憶效應(yīng)有無無有無污染有無無4、項(xiàng)目性能分析：動(dòng)力電池對(duì)性能有如下基本要求：高能量密度（高質(zhì)量比能量、高體積比

24、能量）；高功率密度（高質(zhì)量比功率、高體積比功率）；較長的循環(huán)壽命；較好的充放電性能；電池一致性好；價(jià)格較低；使用維護(hù)方便；其他性能好（安全性能、無環(huán)境污染問題等）。從對(duì)動(dòng)力電池的發(fā)展歷史分析來看，動(dòng)力電池主要有四種：鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池和鋰離子電池。從目前的情況看，各類電池均有其獨(dú)特的優(yōu)勢，但從將來的發(fā)展趨勢看則是鋰動(dòng)力電池的天下。現(xiàn)有的二次電池體系中，鋰離子電池綜合優(yōu)勢十分突出。由于能源的多樣性和應(yīng)用環(huán)境的多種需求，動(dòng)力鋰離子電池的市場將保持快速發(fā)展。鋰離子蓄電池的比能量更高，有較高的比功率，壽命長，污染輕等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望的動(dòng)力電池。最近不少公司研制出10-20Ah圓柱形和方

25、形電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池和聚合物鋰離子蓄電池，并在電動(dòng)自行車上進(jìn)行了應(yīng)用。安全性及成熟程度和價(jià)格是影響鋰離子蓄電池在電動(dòng)自行車上應(yīng)用的主要制約因素。隨著鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，特別是安全性得到了飛躍發(fā)展，鋰離子電池在電動(dòng)自行車上近年來得到了應(yīng)用。目前國內(nèi)已有3-4家公司的電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池通過了安全認(rèn)證。相對(duì)傳統(tǒng)的鉛酸以及鎳氫和鎳鎘電池而言，鋰離子電池的歷史很短，鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化和市場應(yīng)用迄今僅僅有十多年的時(shí)間（1990年由索尼公司發(fā)明），但卻是二次電池中發(fā)展最快的，目前正處于應(yīng)用領(lǐng)域快速擴(kuò)大，市場份額急劇增長的階段，對(duì)以動(dòng)力應(yīng)用為背景的電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，市場開拓剛剛開始，技術(shù)進(jìn)

26、步的空間和規(guī)?；a(chǎn)的成本優(yōu)勢還沒有很好的表現(xiàn)。隨著鋰離子電池的性能優(yōu)勢的充分體現(xiàn)和成本的進(jìn)一步降低，在動(dòng)力電池領(lǐng)域，鋰離子電池由于其突出的性價(jià)比等綜合優(yōu)勢，以及近年來在關(guān)鍵材料方面的快速發(fā)展，已表現(xiàn)出了巨大的市場發(fā)展?jié)摿?，其在?dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用無疑將面臨更加美好的前景。隨著它們趨向成熟，在安全可靠的基礎(chǔ)上，它們將成為用于高端電動(dòng)車的電池，將是繼鉛酸蓄電池之后所占比例較大的電池。鋰電池系統(tǒng)與鎳氫電源系統(tǒng)的性能對(duì)比分析項(xiàng) 目技術(shù)指標(biāo)（鎳氫）技術(shù)指標(biāo)（鋰電）電池?cái)?shù)量280112電池額定容量40Ah30Ah單體額定電壓1.23.2V單體電池質(zhì)量比能量45Wh/kg75Wh/Kg單體電池質(zhì)量比功率700W

27、/kg1500W/Kg最大放電倍率8C10C最大充電倍率4C6C單體電池高溫性能55oC環(huán)境條件下,放電容量不低于額定容量93.35%55oC環(huán)境條件下,放電容量不低于103%單體電池低溫性能-20oC環(huán)境條件下，放電容量不低于額定容量的90%-20oC環(huán)境條件下，放電容量不低于70%電池自放電率常溫?cái)R置28天，小于10%常溫?cái)R置28天，小于8%內(nèi)阻<0.3<0.15電池工作溫度范圍-2060-2060電池安全性能通過行標(biāo)和規(guī)范要求通過行標(biāo)和規(guī)范要求電池工作范圍280420V280409VSOC估算誤差8%8%總電壓測量精度0.5%0.5%模塊電壓測量精度1%0.5%模塊電壓測量數(shù)

28、量28112模塊溫度數(shù)量2828電流測量精度1%1%溫度測量精度±2±2均衡功能/<200mA由數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，新設(shè)計(jì)的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)，完全可以滿足HEV車用電池的需求。在電壓特性、比能量方面明顯優(yōu)于鎳氫電池系統(tǒng)。5、項(xiàng)目功能分析：對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車來說，是指以蓄電池和輔助動(dòng)力單元（Auxiliary Power Unit，簡稱APU）共同作為動(dòng)力源的汽車。采用混合動(dòng)力后可按平均需要的功率來確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。運(yùn)行時(shí)需要大功率而內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí)，由蓄電池來補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給蓄電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，

29、蓄電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。因?yàn)橛辛诵铍姵?，可以十分方便地回收制?dòng)、下坡、怠速時(shí)的能量。在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由蓄電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放。有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題?？梢岳矛F(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。可讓蓄電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。對(duì)于純電動(dòng)車來說，僅靠電池供電，如果電量充足的話，可以高速行駛。帶檔滑行或者剎車等減速工況下，電動(dòng)機(jī)不再消耗電能，提供動(dòng)力，相反，電機(jī)反轉(zhuǎn)，回收一部分損失的動(dòng)能，為電池充電。在純電動(dòng)車中，電池電量接近耗盡，達(dá)到20%底線的時(shí)候，采用外接充電

30、機(jī)為電池充電。本項(xiàng)目根據(jù)市場的需求趨勢，先期開發(fā)混合動(dòng)力客車用30Ah的動(dòng)力鋰單體蓄電池及其管理系統(tǒng)，然后開發(fā)適用于PHEV和混合動(dòng)力轎車用820Ah的動(dòng)力鋰單體蓄電池及其管理系統(tǒng)，最后開發(fā)適用于純電動(dòng)車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的大容量動(dòng)力鋰蓄電池及其管理系統(tǒng)。電動(dòng)車輛對(duì)電池系統(tǒng)的基本功能要求：l 可保護(hù)電池系統(tǒng)，防止電池過充過放l 對(duì)電池的電量進(jìn)行估算l 能夠反映電池的狀態(tài)l 電池的高壓安全l CAN通訊電動(dòng)車輛對(duì)電池系統(tǒng)的擴(kuò)展功能要求：l 電池故障的記錄l 電池維護(hù)診斷功能l 電池均衡，提高電池的一致性為了實(shí)現(xiàn)電池的充放電保護(hù)，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電壓、電流、單體電壓、模塊溫度、壓力檢測等功能對(duì)電池進(jìn)行全方位

31、的監(jiān)護(hù)。為了提高電池的高壓安全，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)了漏電檢測、高壓繼電器控制等功能。為了滿足電池的故障記錄功能，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)了大容量FRAM存儲(chǔ)器進(jìn)行歷時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)維護(hù)診斷功能，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)了串口、RS485、無線通訊模塊等功能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)診斷。為了能準(zhǔn)確反映電池的狀態(tài)，電池系統(tǒng)根據(jù)電池的當(dāng)前和歷史狀態(tài)、研究的數(shù)學(xué)模型，估算出電池當(dāng)前的電量、監(jiān)控度，并通過CAN提交給整車。為了提高電池的一致性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多層均衡功能，滿足不同工況和應(yīng)用環(huán)境的需求。6、產(chǎn)品適應(yīng)性分析：鋰電池及其管理系統(tǒng)目前主要為HEV客車用電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了不同整車廠家可能的應(yīng)用需要，具有較大的市場適應(yīng)能力。產(chǎn)品

32、同時(shí)了考慮了對(duì)混合動(dòng)力轎車、純電動(dòng)車、電力儲(chǔ)能系統(tǒng)等產(chǎn)品的應(yīng)用需求，產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。7、工藝可行性分析：在現(xiàn)階段對(duì)于鋰離子電池的生產(chǎn)、制造及檢測等技術(shù)都已非常成熟。本項(xiàng)目的設(shè)備可滿足試驗(yàn)室研發(fā)大容量動(dòng)力電池的工藝技術(shù)要求。采用柔性半自動(dòng)電池小試生產(chǎn)線可同時(shí)完成多種規(guī)格，大、中、小型幾十種品種電池的研發(fā)。相關(guān)工藝流程如下：混料 涂布 制片 烘干 裝配 封裝 注液 化成 密封貯存。本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)工藝，具有設(shè)備投資少，原材料消耗少，工藝簡單的特點(diǎn)。而對(duì)于電池管理系統(tǒng)，屬于電子產(chǎn)品，目前電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、制造、檢測工藝是成熟技術(shù)。8、初步的設(shè)計(jì)、計(jì)算方案：大型鋰離子動(dòng)力電池商品化還需要一段時(shí)間

33、，目前中小型動(dòng)力電池有市場大、工藝成熟、生產(chǎn)工藝簡單、保護(hù)線路簡單、機(jī)動(dòng)性大、投資少、費(fèi)用低、回報(bào)快、風(fēng)險(xiǎn)少等諸多優(yōu)勢，并且電池通過串、并聯(lián)可以滿足市場如電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、礦燈、軍工通訊、娛樂場所交通工具、電動(dòng)汽車等的不同需求，同時(shí)它也是生產(chǎn)大型鋰離子動(dòng)力電池的基礎(chǔ)。單體電池的容量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)車型、批量生產(chǎn)及安全性等來確定。本項(xiàng)目把研發(fā)以磷酸鐵鋰為正極材料的中小型鋰離子動(dòng)力電池作為主要產(chǎn)品，然后根據(jù)市場開拓情況進(jìn)行其他中大型鋰離子電池的研發(fā)。8.1鋰單體電池設(shè)計(jì)方案鋰單體電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜及結(jié)構(gòu)件等幾部分組成。初步設(shè)計(jì)方案如下：正極材料：采用LiFePO4。LiFe

34、PO4具有高穩(wěn)定性、更安全可靠、更環(huán)保并且價(jià)格低廉。負(fù)極材料：采用MCMB。隔膜：采用國際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。電極參數(shù)設(shè)計(jì)：正負(fù)極的容量比是動(dòng)力電池設(shè)計(jì)的一關(guān)鍵因素，一般原則是考慮正負(fù)極的循環(huán)特性和過充時(shí)負(fù)極接受鋰的能力, 而給出一定的設(shè)計(jì)冗余。但是, 具體比例應(yīng)根據(jù)正負(fù)極材料的種類、電化學(xué)特性而定。高功率型動(dòng)力電池通常采用較小粒徑材料和薄極板設(shè)計(jì), 目的就是為減小擴(kuò)散距離。抗振性設(shè)計(jì)：對(duì)于

35、車用動(dòng)力電池，抗振性能非常重要，在電池內(nèi)部如果采用不銹鋼螺釘和螺母的緊固方式，由于不銹鋼的成分決定了其耐腐蝕性能較差，在銅鋁極柱上會(huì)形成腐蝕原電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，影響了電池的整體性能和抗振性能。采用鉚接的方式，使用銅鋁鉚釘和加強(qiáng)板，可徹底解決電化學(xué)腐蝕及因振動(dòng)造成松動(dòng)的隱患。外部連接設(shè)計(jì)：在鋰離子電池中極柱使用銅、鋁材料，極柱螺紋強(qiáng)度太低，在電池成組過程中，緊固連接片時(shí)容易出現(xiàn)滑絲脫扣現(xiàn)象，不利于電池上連接片的緊固，并且極柱與連接片間易于出現(xiàn)松動(dòng)，從而致使導(dǎo)電能力下降。導(dǎo)電部分還是采用導(dǎo)電性能好的銅鋁材料，緊固部分采用強(qiáng)度高的剛性材料，在后期成組時(shí)，外螺母采用自鎖螺母，確保連接可靠，保證導(dǎo)電

36、性能。8.2管理系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案管理系統(tǒng)主要分為主控單元和采集單元。主控單元完成總電壓、總電流等參數(shù)的采集、模塊數(shù)據(jù)的收集、并利用收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析的結(jié)果通過CAN上報(bào)整車控制器。 采集單元主要完成單體電壓的采集、模塊溫度的采集、單體間壓力檢測、散熱風(fēng)扇控制、單體均衡等功能。 三、生產(chǎn)可行性分析：對(duì)于鋰離子電池生產(chǎn)來說，設(shè)備的精度、質(zhì)量穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率等都是電池生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前鋰離子電池的設(shè)計(jì)為方形，電極疊在一起組裝成電池。 1）涂布動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)涉及電極的涂布、電池及模塊和電源系統(tǒng)的組裝等生產(chǎn)工藝。鋰離子電池極片采用銅箔和鋁箔作為集流體，由活性材料制成漿后涂覆于鋁箔和銅箔的

37、兩面，從無涂布的0.01mm銅箔或鋁箔厚到涂布后的0.2mm不等。在生產(chǎn)時(shí)，電極涂布需要從幾個(gè)方面考慮，包括涂布的層數(shù)，濕涂層的厚度，涂布液的流變特性，要求的涂布精度，涂布支持體或基材，涂布的速度等。鋰離子電池極片涂布特點(diǎn)是：雙面單層涂布；漿料為非牛頓型高粘度流體；相對(duì)于一般涂布產(chǎn)品而言，極片涂布精度要求高；涂布支持體厚度為1020m的鋁箔和銅箔；和鎳氫涂布速度相比，極片涂布速度較高。 極片涂布的一般工藝流程如下： 放卷接片拉片張力控制自動(dòng)糾偏涂布干燥自動(dòng)糾偏張力控制自動(dòng)糾偏收卷。我國研制成功的涂布機(jī)主要技術(shù)性指標(biāo)達(dá)到了國外設(shè)備的水平，能滿足制作鋰離子電池的要求，這對(duì)促進(jìn)我國鋰離子電池研制和產(chǎn)

38、業(yè)化具有重要意義。2）裁切模切工藝適用于生產(chǎn)平板形電池極片，這種工藝需要相對(duì)比較昂貴的模具。隨著時(shí)間的推移，這些模具會(huì)因磨損而影響加工的穩(wěn)定性。尤其值得注意的是，切割邊緣出現(xiàn)細(xì)微的彎曲或出現(xiàn)微米級(jí)的細(xì)小金屬物都可能使電池出現(xiàn)短路現(xiàn)象。因此，為了保證加工質(zhì)量，需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，而刀具也要經(jīng)常更換。3）疊片在電池的生產(chǎn)過程中，鋰離子電池的電極較薄，片數(shù)較多，電極組達(dá)到100對(duì)以上，傳統(tǒng)的手工疊片方式，生產(chǎn)效率低，電池的一致性無法保證，目前鋰電池設(shè)備生產(chǎn)廠家已研制出動(dòng)力鋰離子電池自動(dòng)疊片裝置，技術(shù)比較成熟，大大提高了生產(chǎn)效率和電池的一致性。4）電池組裝鋰離子電池內(nèi)載流元件以及外部匯流條的材料基

39、本上都是銅或鋁，這些元件需與電池正負(fù)極端子相連，構(gòu)成電池組?；旌蟿?dòng)力車的使用壽命約為8-10年，因此需要采用可靠的工藝將內(nèi)部元件連接起來，并將電池外殼密封起來。內(nèi)部元件需要與外部正負(fù)極端子相連，涉及相同與不同金屬材料間的連接，且要保證良好的導(dǎo)電性，以避免電量的流失。目前鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備、工藝經(jīng)過多年發(fā)展改進(jìn)，能夠滿足開發(fā)車用鋰電池的生產(chǎn)需要。電池管理系統(tǒng)委托合肥威師進(jìn)行生產(chǎn)，合肥威師通過了ISO9001認(rèn)證體系，是安徽省優(yōu)秀高新技術(shù)企業(yè)，固定資產(chǎn)1千萬，銷售收入1億。擁有SMT、EMC、ICT等國際先進(jìn)的專業(yè)設(shè)備、3000m2的無塵電子制造車間。具有鎳氫電池管理系統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，完全滿足鋰電池管

40、理系統(tǒng)生產(chǎn)的需要。建立高性能的動(dòng)力鋰離子電池及其管理系統(tǒng)的研究、試制、試驗(yàn)和生產(chǎn)一體化技術(shù)平臺(tái)，掌握動(dòng)力鋰離子電池和管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并形成動(dòng)力電池總成的規(guī)?；a(chǎn)能力，為電動(dòng)汽車整車制造和市場化提供關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)配套和技術(shù)支持。鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備見下表：先期采購設(shè)備：序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量參考單價(jià)（元）參考生產(chǎn)廠家12L小動(dòng)力混合機(jī)臺(tái)115000七星華創(chuàng)/廣州市番禺區(qū)紅運(yùn)機(jī)械廠2涂布機(jī)臺(tái)11800000七星華創(chuàng)/深圳市龍崗區(qū)龍崗鎮(zhèn)三永五金電子設(shè)備廠/深圳浩能科技有限公司3真空烘箱臺(tái)225000深圳信宇人4手套箱臺(tái)1120000米開羅那（中國）有限公司5超聲波點(diǎn)焊機(jī)臺(tái)133000

41、鎮(zhèn)江市天華焊接機(jī)械有限公司/鎮(zhèn)江市美華機(jī)電產(chǎn)品有限公司6單體電池的化成、容檢設(shè)備（30或50個(gè)通道）臺(tái)1150000Arbin/迪卡龍/深圳新威爾7激光焊接機(jī)及附件臺(tái)1180000武漢華工激光工程有限責(zé)任公司/深圳聯(lián)贏激光設(shè)備有限公司8過篩篩網(wǎng)臺(tái)216009水份測定儀臺(tái)150000南京科捷總計(jì)2374600后期采購設(shè)備：序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量參考單價(jià)（元）參考生產(chǎn)廠家備注1碾壓機(jī)臺(tái)12000002裁切機(jī)臺(tái)1100000邵陽達(dá)力3檢漏裝置個(gè)1/4電子天平套1/5粘度計(jì)臺(tái)18000BROOKFIELD公司6測厚儀臺(tái)120007絕緣測試儀臺(tái)18電池性能測試設(shè)備：0-65V，60A，獨(dú)立通道數(shù)5個(gè)；臺(tái)1

42、300000Arbin/迪卡龍常規(guī)電性能測試9振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)120000安全試驗(yàn)10針刺和擠壓裝置套1150000自制安全試驗(yàn)11高低溫恒溫箱套1200000熱沖擊試驗(yàn)121500A，10V大電流充放電設(shè)備臺(tái)11500000迪卡龍功率和大電流脈沖測試13電化學(xué)工作站套180000上海辰華CHI660D電化學(xué)分析14常用工具和儀表套11000/測電壓和裝配工具等15內(nèi)阻儀臺(tái)110000日本測電池內(nèi)阻16分光光度計(jì)臺(tái)120000島津測材料中Fe單質(zhì)的含量合計(jì)2591000 四、供應(yīng)配套可行性分析：從技術(shù)角度分析，鋰離子電池系統(tǒng)主要由單體電池及電池管理系統(tǒng)等組成。單體電池是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，主要由正

43、極、負(fù)極、隔膜、電解液構(gòu)成。正極材料是鋰離子電池的最重要部分，占整個(gè)電池成本的40%，并在一定程度上引領(lǐng)了鋰離子電池的發(fā)展方向。而國內(nèi)部分廠商與研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的正極材料制備工藝，已具備批量供貨能力。負(fù)極材料目前主要采用的是人造石墨與改性的天然石墨，并被廣泛應(yīng)用于便攜電子設(shè)備的電芯制造。能夠達(dá)到穩(wěn)定、高質(zhì)量供貨。隔膜材料的質(zhì)量直接決定了鋰離子電池的安全性與循環(huán)壽命，具有舉足輕重的地位。但生產(chǎn)隔膜的核心技術(shù)為美國Celgard、日本旭化成工業(yè)等少數(shù)公司所把持，因而價(jià)格高昂，占據(jù)了鋰電池總成本的1/3。雖然國內(nèi)如新鄉(xiāng)格瑞恩、佛塑股份等極少數(shù)公司已利用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)生產(chǎn)出國產(chǎn)隔膜，

44、然而由于量產(chǎn)批次穩(wěn)定性較差，目前還無法得到市場的充分認(rèn)可。鋰離子電池的電解液主要包括有機(jī)溶劑與可溶性鋰鹽，目前均已基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。綜上所述，材料是鋰離子電池技術(shù)的核心，目前國內(nèi)大部分的材料已基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，并可批量穩(wěn)定供貨，而隔膜材料還無法實(shí)現(xiàn)真正的國產(chǎn)化，因此，繼續(xù)開展鋰離子電池電極材料和隔膜材料的研發(fā)，對(duì)提高我國鋰電產(chǎn)品的國際競爭力、填補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義管理系統(tǒng)配套主要是半導(dǎo)體器件、電壓傳感器、電流傳感器等。半導(dǎo)體器件來自國內(nèi)外知名企業(yè)（NXP、ATMEL、TI、LINEAR），產(chǎn)品的供貨能力得到可靠的保證。其他的電壓、電流傳感器主要使用現(xiàn)有的鎳氫電池系統(tǒng)供應(yīng)商，

45、供應(yīng)不成問題。鋰離子電池的主要原材料見下表：序號(hào)物 料 名 稱參考廠家1LiFePO4天津斯特蘭2石墨/MCMB上海杉達(dá)3電解液張家港4隔膜（PP+PE+PP）日本宇部5Super P (導(dǎo)電碳黑)深圳太一6KS6（鱗狀石墨）青島星遠(yuǎn)7CMC蘇州威怡/美國斯比凱克8助劑SBR（學(xué)名丁苯橡膠）9聚偏氟乙烯三愛富/廈門物投10甲基吡咯烷酮(NMP)化學(xué)試劑商店11鋁/鋼殼深圳三永12上蓋組合13安全閥14銅箔聯(lián)合公司15鋁箔上海美鋁公司16極柱自制17高溫膠帶/ 五、項(xiàng)目必要的計(jì)算及試驗(yàn)分析：本次計(jì)算以中等容量的30Ah設(shè)計(jì)為例，隨著項(xiàng)目的進(jìn)展和技術(shù)的成熟，可向純電動(dòng)車用的大容量動(dòng)力鋰離子電池?cái)U(kuò)展

46、。1、 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)單體電池容量：30Ah電池比能量：³75Wh/Kg電池比功率：³1500W/Kg最大可持續(xù)充電電流：6C；最大可持續(xù)放電電流：20C；高溫放電性能：55環(huán)境下，1C放電容量額定容量的95%；低溫放電性能：-20環(huán)境下，1C放電容量額定容量的75%；2、 設(shè)計(jì)思路安全性能設(shè)計(jì)：使用磷酸鐵鋰為正極材料，外殼結(jié)構(gòu)裝有安全泄氣閥；功率性能設(shè)計(jì)：內(nèi)部電芯采用極片疊層式，集流結(jié)構(gòu)采用鉚接式；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外殼采用鋁合金外殼，有利于組合結(jié)構(gòu)的散熱； 連接采用接線柱連接，有利于大電流充放電性能；3、 電化學(xué)設(shè)計(jì)正極為：磷酸鐵鋰（80-90%）+導(dǎo)電劑（5-10%）+粘接

47、劑（5-10%）；負(fù)極為：石墨（85-95%）+導(dǎo)電劑（3-8%）+粘接劑（5-10%）；隔膜為：日本宇部生產(chǎn)的PP+PE+PP三層復(fù)合膜（40微米厚）；電解液為：三元體系電解液；4、 極片設(shè)計(jì)正極片尺寸和示意圖：尺寸：高度105mm，寬度116mm，厚度：0.100-0.200mm，面密度：8-12mg/cm2。 負(fù)極片尺寸和示意圖：尺寸：高度107mm，寬度118mm，厚度0.080-0.095mm，面密度：5-8mg/cm2。每只電池采用100111片左右的正極（外層為單面），99110片負(fù)極和200222層隔膜疊層組成。5、 容量設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)容量：33.9Ah；實(shí)際容量：33.9*0.95

48、32.2Ah單體內(nèi)阻：2m6、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)極片高度，寬度，厚度可得出電池外殼尺寸：36mm*130*130mm；電池外尺寸為：36mm*130mm*150mm7、 試驗(yàn)結(jié)果分析序號(hào)項(xiàng)目鋰離子電池（LiFePO4材料）1容量Ah312重量Kg1.213額定電壓V3.24重量比能量Wh/Kg76.505體積比能量Wh/L140.876比功率W/Kg1000W/Kg7高溫55度充放電性能大于額定容量的103.9%8低溫-20度放電性能大于額定容量的63.4%9200A放電性能大于額定容量的98.5%10200A充電性能充電容量大于額定容量的87.5%（3.75V截止保護(hù)電壓）。11安全性單體電池跌

49、落、短路、擠壓、針刺、加熱、過充電、過放電沒有出現(xiàn)爆炸和燃燒現(xiàn)象。從試驗(yàn)結(jié)果看，電池的常規(guī)性能和安全性能基本滿足設(shè)計(jì)要求，但電池的低溫性能和比功率需要繼續(xù)提高。試驗(yàn)曲線見下圖： 六、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析：6.1鋰離子電池成本分析由于項(xiàng)目主要定位于中型鋰離子動(dòng)力電池，為方便計(jì)算，以10Ah電池為例進(jìn)行成本估算：材料單位定額消耗數(shù)量單價(jià)材料定額成本材料利用率實(shí)際材料成本比例（%）磷酸鐵鋰克1090.18019.620.8523.0833.73正極輔料1克2.40.040.0960.850.1130.17正極輔料2克2.40.0930.22320.850.2630.38PVDF克4.80.180.8640

50、.851.0161.48NMP克610.0362.1960.82.7454.01鋁箔克150.030.450.80.5630.82石墨/MCMB克400.20080.81014.62負(fù)極輔料1克0.40.1350.0540.80.0680.099負(fù)極輔料2克10.70.040.4280.80.5350.78純凈水Kg0.080.380.03040.750.0410.060銅箔克31.30.072.1910.752.9214.27正，負(fù)極極耳對(duì)11.61.60.991.6162.36隔膜m20.552111.550.9811.78617.23鋁塑膜m20.085040.984.0825.97電解液克450.167.20.987.34710.74高溫絕緣膠紙等材料2.20.982.2453.28合計(jì)60.70