微宏动力宋寒：快充是电动汽车发展方向

  2012全球新能源汽车大会(GNEV2012)将于2013年1月10日-14日在中国海南博鳌举行，作为此次大会的重要组成部分，“动力电池技术国际创新论坛”将于1月11日上午召开。

  电池技术一直未能取得重大突破是发展新能源汽车的最大阻力，在世界范围内也是一个有待攻克的难题。下一代动力电池的研发目标是什么?技术标准如何界定?如何有效动员电池产业链各个环节的企业与研究力量进行联合技术攻关，以确保既定目标的达成?

  第一电动网诚邀各界人士探讨“下一代动力电池在哪里?”议题，期待与更多网友分享精彩观点和共识。

  微宏动力在行业里有很多独特的地方，比如主打“钛酸锂”材料的锂电池，又如其力主“快速充电”的模式。

  “我们开发钛酸锂这个电池，看中的是它的快速充电能力”，在接受第一电动网的电话采访时，微宏动力市场部经理宋寒自信地说：“快速充电将是未来电动汽车发展的方向。”

  快速充电正逐渐进入视野

  过长的充电时间，一直是电动汽车发展过程中难以跨越的障碍。一般采用慢充的纯电动公交车，充电时间至少要4个小时以上，而很多纯电动乘用车的充电时间更是长达8个小时。

  “电动车辆的快速充电是未来的趋势，因为消费者的使用习惯就是这样，他们不会愿意浪费太多时间在等待充电这个环节。”宋寒对快速充电的发展很有信心：“消费者对快速充电是有要求的”。

  基于这样的判断，微宏动力一直在动力电池快速充电方面进行持续的投入。“沃尔沃正在研发快速充电技术，此外日本的‘CHAdeMO’，美国的SAE(汽车工程师学会)也在充电标准中提出了快速充电方面的要求”，宋寒连着举了多个例子。

  记者了解到，目前沃尔沃正在研发可在1.5小时内充满电的快速充电器，以改变纯电动汽车续驶里程短和充电时间长的问题。而日本则在致力于自己的快速充电标准——“CHAdeMO”的国际化。

  此外，为抗衡日本，美国和德国合作推出了“联合充电系统(Combo)”方式。美德正在推进普通充电和快速充电用连接器的一体化，以便能将车辆的连接口精简为一个整合性的连接器。

  但快速充电在国内的发展并非一帆风顺，在起步阶段就不断受到质疑。电池寿命、安全性、电网承受力等，快速充电的发展面临着众多问题。

  正负极材料的改进、隔膜的研制、电解液的匹配——微宏动力通过对电池全面的改进来提高电池快速充电的能力。微宏动力在开发快速充电电池的过程中，并没有把单个材料作为唯一的突破点，而是立足整个电池体系的研发。“我们是把电池当成体系来看的，达到某一个特性需要进行全面的开发”。

  需要改进的不仅仅是电池，充电设备以及电网的改进同样重要。应对电网问题，微宏动力正在研发储能站系统，通过储能站来平抑快速充电对电网的影响，并且更有效的利用峰谷电力。

  钛酸锂

  虽然微宏动力致力于整个快速充电体系，但主业依旧是以制造电池为主。无论是磷酸铁锂电池，还是三元材料均有研发、生产的经验。不过微宏动力最引以为傲的还是独树一帜的钛酸锂电池。

  钛酸锂(LTO)并不是正极材料，而是传统负极材料——石墨的替代品。钛酸锂用于电池开发始于上世纪90年代，相比石墨负极，钛酸锂具有循环寿命长、安全、可快速充电等多重优点。

  电池在充、放电时，负极存在着锂离子的嵌入与脱出过程。石墨材料的层状结构在锂离子嵌入脱出时通常产生层间形变，并随着嵌脱次数的增加而导致结构塌陷。而钛酸锂是一种零应变材料，锂离子在嵌入与脱出时晶格常数与体积变化都很小，具备极优的循环性能;

  据介绍，目前微宏动力生产的钛酸锂单体电池充放循环次数可以达到两万五千次，是普通石墨负极电池的十多倍。

  钛酸锂在安全方面也有石墨无法比拟的优势。过充状态下，石墨负极容易产生锂枝晶，会刺破薄膜，造成短路，是电池发生安全问题的罪魁祸首之一。钛酸锂的电位比锂电极高出1.5伏，不易析出锂枝晶，这一特性使得钛酸锂电池相对其他实用碳负极材料的锂离子电池在根本上更安全。

  对于微宏动力来说，更看重的是钛酸锂稳定的晶体结构带来的快速充电的特性以及长使用寿命。“我们开发钛酸锂电池，就是想体现它快速充电的能力以及长循环寿命。公司在研发上做了很多工作，特别是基础材料的开发。”

  微宏动力拥有一个由60多名工程师和科学家组成的研发团队。多年以来一直专注于锂离子动力电池核心材料的研发。

  “钛酸锂并不是凭空出现的，而是有过很长时间技术积累的。现在在技术上还有一些难题，但是我们很好地解决了这些问题”，对此宋寒用钛酸锂胀气的问题做了个例子。胀气问题一直阻碍着钛酸锂电池的应用，微宏动力通过自主研发解决了这个难题。

  对于隔膜和电解液等，微宏动力也进行着改进和研发。“我们自己研发的隔膜的孔隙率很高，非常适合于快速充电。部分外来材料我们也不是直接应用，会进行改性，更适合快速充电要求。”

  适合快速充电、寿命长、更安全，这些优点让微宏动力选择了钛酸锂电池作为战略方向。

  当然，钛酸锂电池也并不是全无缺点，比如钛酸锂相对于锂电极的电位为1.5伏，采用三元材料作为正极时电池的电压平台为2.3伏，相对其他类型的锂离子动力电池能量密度会低一些，这也是钛酸锂电池目前主要应用在对电池能量密度不太敏感的电动公交车上的原因之一。

  为改善这一点，微宏动力正在开发更高电位的正极材料，以提高钛酸锂电池的能量密度。

  “钛酸锂对于市场来说是一个新事物，很多人不太理解。其实只要稍具规模的电池厂商目前都在研发钛酸锂。我们解决了钛酸锂批量生产中存在的一些问题，所以占领了这个先机”。

  只要7-8分钟

  在采访中，记者常听到的一句话就是“我们不是靠嘴说的公司，一切都要靠事实来证明。只有实际做过，才知道是否可行。”

  证明快速充电更加优秀的过程并不容易。充电设施不完善，公交公司缺乏兴趣，对技术本身的质疑等等问题，一直困扰着微宏动力对钛酸锂电池的推广。直到去年4月份，微宏动力与重庆恒通客车合作，开始在重庆市试运行6辆采用钛酸锂动力电池的纯电动公交车。

  到今天，这6辆公交汽车依旧在运营中，单车最大累计运营里程已经超过了6万公里。6万公里意味着这辆纯电动公交车平均每天充电六次，一年多下来已经累计充电2500余次。

  经过检测，经过2500次充放电后的钛酸锂电池组容量衰减小于1%。“普通磷酸铁锂单体电池经过2000次循环，容量衰减达20%。而我们的钛酸锂电池成组后，经过2500次循环衰减仅为1%，这是非常有说服力的数据。”宋寒十分自豪的对记者表示。

  实际运行中，快速充电展现出了充分的优势。虽然理论上一台车从空电到充满电需要10分钟的时间，而运营中由于电池组充电前通常尚有余电，平均只需7-8分钟即可充满，极大提升了运营效率，基本不影响公交现有的运营方式。

  由于充电效率的提升，采用快速充电的公交场站充电机数量远少于普通场站，却没有普通场站的排队充电情况。既减小了场地需求，也降低了运营成本。

  良好的运营效果进一步拓展了市场，到2012年10月，微宏动力已经向恒通电动客车提供了350多套钛酸锂动力系统，到2012年底以前总数将达到500台。并且定下了2013年在重庆总量1000台的目标。

  短期内，微宏动力的主要发展方向还是公交市场。钛酸锂电池能量密度目前尚不能满足乘用车长距离续驶里程的需求，但微宏动力也一直在做提升钛酸锂电池能量密度的努力。“我们已经确定了自己的目标。开发成功以后，下一代的钛酸锂电池能量密度将有一次质的飞跃。”

  “我们看好钛酸锂的前景，也希望行业内都认识到钛酸锂动力电池的未来”。