在2008年北京奧運(yùn)會期間,50輛純電動的大巴在奧運(yùn)村投入運(yùn)營,這是電動客車在我國最早的大規(guī)模應(yīng)用,也是國際上第一次大規(guī)模應(yīng)用鋰電池電動大巴。時至今日,電動客車得到了更加豐富的發(fā)展,主要包括純電動客車及插電/增程式混合動力客車兩個方向。其中,純電動客車的技術(shù)模式還包括電池快換模式、整車快充模式、整車慢充模式、雙源制在線充電模式等。
中國科學(xué)院物理研究所實驗室研究員黃學(xué)杰向中國客車網(wǎng)記者介紹說,雖然由于政策、技術(shù)及市場因素的影響,當(dāng)前我國的電動客車以插電/增程式混合動力客車為主,但純電動客車的技術(shù)模式也在不斷的發(fā)展過程中。奧運(yùn)會上的電動巴士采用的是電池快換技術(shù),目前,在上海、重慶等一些地區(qū)應(yīng)用的是整車快充模式,但整車慢充模式的應(yīng)用范圍相對更廣一些。除了這些,雙源制在線充電模式的技術(shù)也正處于快速的發(fā)展過程中。
“無論采用哪種模式的電動客車技術(shù)路線,電池的作用都是不容忽視的?!秉S學(xué)杰表示,不同的技術(shù)模式,對電池的要求也是有差異的。比如雙源制在線充電模式,這種技術(shù)路線就對電池的壽命提出了更高的要求。那么,現(xiàn)在我國電動客車的電池發(fā)展情況如何?在“十三五”期間,電池的發(fā)展方向是什么?
中國科學(xué)院物理研究所實驗室研究員黃學(xué)杰
鋰離子電池支撐著我國的電動客車的發(fā)展
目前,在我國無論是插電式客車、純電動客車還是雙源制電動客車,鋰離子電池毫無疑問都是“主角”,我國的電動汽車電池還局囿于鋰離子電池的發(fā)展階段。
鋰離子電池的工作原理是依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作,即在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。一般采用含有鋰元素的材料作為電極,因為很多材料都可以被用來做鋰離子電池,所以鋰離子電池的種類和用途有很多。要想滿足動力電池的材料,需要滿足以下兩個條件:首先就是電池安全系數(shù)要高,其次由于車用電池用量較大,因此材料的成本要低。在考慮這兩個條件之后,能夠做汽車電池的材料只有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料、高壓鋰鎳錳尖晶石等。
黃學(xué)杰說:“在所有適用材料中,磷酸鐵鋰的鋰電池支撐了目前我國新能源汽車的示范運(yùn)營。雖然磷酸鐵鋰在一些方面存在不足,但它具有安全性高、壽命長、成本相對較低等特點,另外,由于國際上在磷酸鐵鋰的專利保護(hù)方面對中國‘網(wǎng)開一面’,因此給了中國的磷酸鐵鋰鋰電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了機(jī)遇。在我國的電池產(chǎn)業(yè)和制造水平較低的階段,酸鐵鋰鋰電池維持了我國包括電動客車在內(nèi)的大規(guī)模電動汽車的運(yùn)營。”
當(dāng)前,在我國的純電動客車品牌中,中通純電動LCK6660EVG采用的就是磷酸鐵鋰電池。經(jīng)過市場的反饋,該電池類型具有充、放電效率高,安全性高、耐高溫性好等優(yōu)點。另外,宇通純電動客車E系列包括E7、E8、E10、E12等從7米到13米的全系列純電動公交,其采用的是國內(nèi)著名的電池生產(chǎn)商ATL的電池,也是磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線。
除了中通和宇通,海格KLQ6129GEV純電動城市客車采用的也是鋰離子電池組,具有較好的動力性,充電4~5小時即可行駛180公里以上,采用集中快速更換電池的方案,完全可以滿足城市公交客車的需要。
根據(jù)不同電動客車技術(shù)模式,選擇不同材料構(gòu)成電池
鋰離子電池作為目前電動汽車電池的主力軍,其適用并不是一概而論的。例如,用到混合動力客車上,則需對其正負(fù)極材料進(jìn)行調(diào)整。目前,鋰離子電池的正極材料多采用鋰鐵磷酸鹽,負(fù)極材料多采用石墨,這種構(gòu)成會影響電池的快充性能。因此,對快充客車或者雙源制客車,其鋰離子電池的負(fù)極就應(yīng)該加上一半以上的硬碳材料,則充電性能則會得到大規(guī)模的提升。