??? 電動(dòng)汽車的發(fā)展是在化石燃料枯竭的大背景下，不可逆轉(zhuǎn)的潮流與趨勢。21世紀(jì)，鋰離子充電電池又將成為促使電動(dòng)汽車普及的“能源領(lǐng)域的弄潮兒”。鋰離子充電電池首次賦予了電動(dòng)汽車(EV)實(shí)用性能，與過去的鉛電池和鎳氫電池不同，能量密度高的鋰離子充電電池基本不用犧牲行李艙和車內(nèi)空間，一次充電能夠行駛100km以上。
本文將從日韓對比開始，然后從成本、安全性、新技術(shù)方面多角度分析車載鋰離子電池的特點(diǎn)。
韓國廠商：高品質(zhì)、低成本、供貨快
在電動(dòng)汽車及插電式混合動(dòng)力車等電動(dòng)汽車紛紛上市的活躍背景下，在電動(dòng)汽車中發(fā)揮核心作用的鋰離子充電電池的企業(yè)動(dòng)向備受關(guān)注。尤其令人注目的是韓國廠商的攻勢。
自索尼1991年全球首次投產(chǎn)鋰離子充電電池以來，索尼、三洋電機(jī)及松下等日本廠商一直獨(dú)霸鋰電池市場，但最近三星SDI及LG化學(xué)(LG Chem)等韓國廠商的份額日益擴(kuò)大。
據(jù)報(bào)道，日本廠商的份額在2000年前后幾乎為100%，而到2003年降至約64%，到2008年度減至約50%。相反，份額增加的是韓國廠商和中國廠商。其中，韓國廠商2003年的份額為10%，到2008年度增至14%。日本業(yè)界人士開始擔(dān)心“企業(yè)份額(排在第二位的)三星SDI會(huì)逐漸超越(第一位的)三洋電機(jī)”。
??? 跟DRAM和液晶面板一樣，在鋰離子充電電池方面，韓國廠商也一直在學(xué)習(xí)日本廠商開發(fā)的技術(shù)，并追趕日本廠商。有人指出，韓國廠商不僅趕上了日本廠商，在量產(chǎn)技術(shù)方面還超過了日本廠商。比如，在面向鋰離子充電電池過去的主要用途--手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)類產(chǎn)品的“18650”(直徑18mm、長65mm的圓筒型單元)量產(chǎn)方面，熟悉鋰離子充電電池市場和產(chǎn)業(yè)動(dòng)向的信息技術(shù)綜合研究所副社長竹下秀夫指出，全球最高品質(zhì)、最低成本、最快速度供貨的是韓國廠商。
本來制造裝置是日本廠商的天下，韓國電池廠商最初在消費(fèi)類產(chǎn)品用途上追趕日本廠商時(shí)也進(jìn)口了日本產(chǎn)裝置，不斷進(jìn)行巨額投資和大量生產(chǎn)，以至韓國廠商也掌握了量產(chǎn)技術(shù)的基本參數(shù)。汽車用第一代鋰離子充電電池與消費(fèi)類產(chǎn)品用途的材料也沒有太大變化。因此，韓國廠商在建立新生產(chǎn)線時(shí)，已經(jīng)能夠讓韓國當(dāng)?shù)貜S商生產(chǎn)制造鋰離子電池。
材料技術(shù)是日本強(qiáng)項(xiàng)
熟知鋰離子充電電池業(yè)務(wù)的原索尼業(yè)務(wù)執(zhí)行董事首席常務(wù)西美緒表示，日本的強(qiáng)項(xiàng)是材料技術(shù)，這一點(diǎn)是優(yōu)勢，今后必須擴(kuò)大這一優(yōu)勢。不過，他擔(dān)心的問題是還沒找到新一代正極材料的有力候選。負(fù)極材料已經(jīng)有Si類及Sn類等多種，但目前還沒發(fā)現(xiàn)與它們相配的正極材料。這是一大難題。雖然遲遲沒有碰到有力候選，相信繼續(xù)尋找的話就會(huì)發(fā)現(xiàn)。
近來，雖然鋰離子充電電池在電動(dòng)汽車這種大型用途取得成效，但被稱為第一代汽車鋰離子充電電池的產(chǎn)品是通過采用面向“18650”等消費(fèi)類產(chǎn)品培育起來的技術(shù)而得以實(shí)現(xiàn)的。從這個(gè)意義來講，既然韓國廠商已在消費(fèi)類產(chǎn)品領(lǐng)域的量產(chǎn)技術(shù)上全球領(lǐng)先，那么在汽車電池方面也必然擁有很強(qiáng)的競爭力。
萬幸的是，被稱作第一代的現(xiàn)有汽車鋰離子充電電池在性能和成本方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，亟需進(jìn)行技術(shù)革新。日本廠商只有加快開發(fā)采用被稱作第1.5代和第2代的新材料的電池這一條路可走。
但日本廠商仍希望能夠有某種方法讓后起廠商的追趕速度下降，多少給自己留些余地。為此關(guān)鍵是采取電極材料黑盒子化等措施以使后起廠商難以模仿。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，如果說日本廠商在新材料開發(fā)等技術(shù)革新中占有優(yōu)勢的話，那么就應(yīng)該承認(rèn)韓國廠商則在另一種革新--降低成本中占有優(yōu)勢，日本廠商向韓國廠商學(xué)習(xí)的逆向追趕也非常重要。
韓國廠商更擅長低成本戰(zhàn)略
韓國廠商確實(shí)一直在模仿日本廠商的技術(shù)，但僅靠模仿是無法發(fā)展到目前這種程度的。某調(diào)查機(jī)構(gòu)的人士認(rèn)為，韓國廠商的強(qiáng)大源于鋼鐵廠商浦項(xiàng)制鐵。浦項(xiàng)制鐵通過采用設(shè)置能使用最廉價(jià)鐵礦石和燃料的熔爐，以實(shí)現(xiàn)全球最佳供應(yīng)的徹底的低成本戰(zhàn)略，確保了絕對供貨，并提高了競爭力。這一成功經(jīng)驗(yàn)在半導(dǎo)體和汽車等其他領(lǐng)域也發(fā)揮了作用。在鋰離子充電電池量產(chǎn)工廠方面似乎也被完全繼承了下來。尤其在半導(dǎo)體方面，為什么韓國廠商更擅長低成本戰(zhàn)略？這與韓國經(jīng)營層明確提出低成本戰(zhàn)略景愿具有非常重要的聯(lián)系。
這種經(jīng)營層明確戰(zhàn)略方針的做法能夠使技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)結(jié)合起來，并形成降低成本的組織。一直強(qiáng)調(diào)半導(dǎo)體廠商低成本戰(zhàn)略重要性的湯之上隆在新作《革新的窘境，日本“半導(dǎo)體”戰(zhàn)敗》中介紹了三星電子從開發(fā)到量產(chǎn)的組織。據(jù)該著作介紹，新一代DRAM開發(fā)中，30人為一組的多個(gè)團(tuán)隊(duì)競相開發(fā)，最終由利潤最高的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行量產(chǎn)。湯之上隆指出，由于開發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是量產(chǎn)，自然就會(huì)把從工藝流程到量產(chǎn)的最佳整體效果考慮在內(nèi)，降低成本的意識(shí)會(huì)很強(qiáng)。而日本半導(dǎo)體廠商的開發(fā)隊(duì)伍和量產(chǎn)隊(duì)伍是分離的，構(gòu)建工藝流程的開發(fā)隊(duì)伍對提高成品率和降低成本意識(shí)相對薄弱。
成本篇：電池追求量產(chǎn)規(guī)模
電動(dòng)車低成本化的關(guān)鍵在于怎樣降低電池、馬達(dá)和逆變器等電子動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的成本。其中成本最高的是電池。各公司紛紛采取通過集團(tuán)內(nèi)部共享和將電池應(yīng)用于多款車型來降低電池成本的戰(zhàn)略。各公司尤其強(qiáng)化的是針對鋰離子充電電池的措施。
日產(chǎn)和法國雷諾(Renault)將通過兩公司共用電池來擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模。具體做法是將日產(chǎn)和NEC集團(tuán)的合資企業(yè)AESC(Automotive Energy Supply Corporation)從2010年秋季開始在座間業(yè)務(wù)所制造的電池從2012年起在世界多個(gè)國家生產(chǎn)，到2015年建立起一個(gè)完整的年產(chǎn)相當(dāng)于50萬輛EV的電池生產(chǎn)體制，將成為全球規(guī)模最大的車載鋰電池廠商。
雷諾在電池低成本化方面要求較高。該公司曾表示使用AESC生產(chǎn)的電池，但在2010年底則與韓國LG化學(xué)公司(LG Chem)簽訂了電池供應(yīng)合同。
據(jù)說LG化學(xué)公司向全球汽車廠商提示了鋰離子充電電池的戰(zhàn)略性低價(jià)格。針對雷諾的舉動(dòng)，日產(chǎn)表示，雷諾使用LG化學(xué)的電池只是暫時(shí)性措施。日產(chǎn)和雷諾計(jì)劃到2014年之前至少要共同實(shí)現(xiàn)8款EV，僅靠AESC生產(chǎn)的電池很難滿足所有車型的需求，因此雷諾從LG化學(xué)采購欠缺的部分。日產(chǎn)沒有使用AESC之外其他公司生產(chǎn)的電池計(jì)劃。
不過，即便同屬于一個(gè)集團(tuán)，降低鋰離子充電電池成本的要求也同樣強(qiáng)烈。AESC為了留住雷諾這個(gè)客戶，必須通過擴(kuò)大電池量產(chǎn)規(guī)模來減低成本。將來還需要將客戶擴(kuò)大到雷諾和日產(chǎn)之外，由此提高價(jià)格競爭力。
相對于日產(chǎn)在集團(tuán)內(nèi)部擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模的戰(zhàn)略，豐田汽車的計(jì)劃則是通過在多款車型上使用同一款電池來降低成本。2012年開始量產(chǎn)的“iQEV”將配備新開發(fā)的鋰離子充電電池。該電池是能量密度更高的高容量型電池，還計(jì)劃應(yīng)用于同樣將在2012年面向個(gè)人推出的“普銳斯插電式混合動(dòng)力車”(普銳斯PHEV)上。通過在年產(chǎn)數(shù)千輛的iQEV和年產(chǎn)數(shù)萬輛的普銳斯PHEV之間實(shí)現(xiàn)電池通用化來獲得量產(chǎn)效果。
作為本田計(jì)劃于2012年開始量產(chǎn)的“飛度EV”所配備的鋰離子充電電池的候補(bǔ)，本田公布了東芝制造的“SCiB”。東芝的SCiB電池除了已被德國大眾公司等多家日本以外的企業(yè)計(jì)劃采用外，在日本國內(nèi)三菱汽車正在探討采用。雖然針對每個(gè)汽車廠商的性能參數(shù)會(huì)稍有不同，但仍然有望通過擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模實(shí)現(xiàn)低成本化。
材料與電池的安全性
三菱化學(xué)是唯一一家經(jīng)營鋰離子充電電池全部4種主要材料--正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液的企業(yè)。從安全性的角度出發(fā)，為了找出最佳組合，該公司正在采用仿真、試驗(yàn)、分析反復(fù)循環(huán)的熱管理技術(shù)，進(jìn)行最佳材料設(shè)計(jì)。在電解液上引人注目的事例，是通過控制在200℃以上發(fā)生的分解熱，使耐短路性的大幅提高成為可能。而且，通過使隔膜具有耐熱性，可靠性也能夠得到提升等。
這種材料的總體設(shè)計(jì)能夠在確保安全的同時(shí)增加容量。作為今后的開發(fā)目標(biāo)，該公司將在對正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液均加以改善的同時(shí)，開發(fā)出高安全性的電池。例如，對于電解液，將在抑制其副反應(yīng)的情況下提高電壓，以實(shí)現(xiàn)終極的不起火電池為目標(biāo)。
住友大阪水泥公司一直在研究鋰離子電池正極材料的水熱合成法與固相法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。該公司LiFePO4的特點(diǎn)包括能量密度高達(dá)10%以上，循環(huán)特性(容積維持率)得到了大幅改善以及在低溫下的工作性能等。過去的電池在受到擠壓時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的火花，而采用該方法的電池雖然出現(xiàn)了漏液，但全然沒有著火。
先端技術(shù)，鋰離子充電電池SCiB
東芝憑借負(fù)極使用鈦酸鋰的鋰離子充電電池SCiB 開始涉足產(chǎn)業(yè)用充電電池業(yè)務(wù)。這種電池從2010年春季開始量產(chǎn)，目前已被電動(dòng)自行車及工廠內(nèi)的自動(dòng)搬運(yùn)車等采用。東芝確定的下一目標(biāo)是開發(fā)出用于混合動(dòng)力車及電動(dòng)汽車的鋰離子電池。該公司已在一般產(chǎn)業(yè)用電池單元的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了輸出性能更高的HEV用電池。
“我們才剛剛涉足新一代充電電池業(yè)務(wù)。但汽車廠商對SCiB的評價(jià)則令我們感到欣慰”。東芝電力流通產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)公司充電電池系統(tǒng)總工程師本多啟三如此說道。
SCiB與傳統(tǒng)鋰離子電池的一大不同點(diǎn)是，傳統(tǒng)電池的負(fù)極采用碳類材料，而SCiB的負(fù)極采用的是鈦酸鋰。其主要成份氧化鈦是用于顏料及涂料等的一種陶瓷材料?？蓪⑵浼庸こ煞浅＜?xì)微的納米粉體后用作電極材料。負(fù)極材料使用鈦酸鋰之后，正極材料及電解液等選擇余地便大大增加。這樣便可獲得傳統(tǒng)鋰離子電池難以實(shí)現(xiàn)的各種功能。
SCiB具備很多傳統(tǒng)鋰離子充電電池所沒有的特點(diǎn)。其中最重要的特點(diǎn)是安全性高。本多啟三表示，我們對電池采取的基本思路是最優(yōu)先考慮安全性。即使從外部施壓，導(dǎo)致電池被壓爛，或者金屬片穿過電池內(nèi)部等，SCiB也不會(huì)破裂或起火。
除了較高的安全性之外，SCiB還兼具HEV及EV等汽車用鋰離子電池所要求的長壽命、充電快及低溫性能等各種高性能。汽車廠商對SCiB的這些性能給予了高度評價(jià)。首先是輸出方面，SCiB在低溫下的放電容量劣化較小。環(huán)境溫度降至－10℃左右時(shí)，普通的鋰離子電池的放電容量就會(huì)大幅下降，而SCiB則能保持在95%以上。 其次是輸入方面，普通鋰離子電池在低溫下進(jìn)行快速充電時(shí)，會(huì)損壞電池。SCiB即使在低溫下反復(fù)充電，也不會(huì)損害電池，更不會(huì)喪失電池的性能。
SCiB電池的低溫特性對于HEV及EV而言具有重要意義。因?yàn)榕渲闷胀ㄤ囯x子電池的HEV或EV在寒冷地區(qū)行駛時(shí)，放電容量會(huì)大幅下降，為了保護(hù)電池免受損害，就只好對再生功能進(jìn)行制約。
電池標(biāo)準(zhǔn)化不可缺少
目前的鋰離子充電電池形狀根據(jù)不同汽車廠商、甚至不同車型進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。博世日本專務(wù)押澤秀和表示，至少需要以國家為單位統(tǒng)一形狀等超越廠商范疇的標(biāo)準(zhǔn)化。原因是統(tǒng)一形狀后便能夠以低成本生產(chǎn)電池，電池廠商可以滿足今后的需求增加。
作為由標(biāo)準(zhǔn)化帶來的成本削減效應(yīng)，該公司對手機(jī)電池和筆記本PC電池進(jìn)行了比較。手機(jī)根據(jù)不同廠商采用不同電池形狀。而筆記本PC則使用“18650”(直徑18mm×高度65mm)通用單元。結(jié)果，就單位容量(Wh)的成本而言，筆記本PC可以減低六成。
從車載電池看，海外廠商也行動(dòng)得較早。尤其是歐美廠商，正在推進(jìn)EV用電池的標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，旨在由自己對電池的形態(tài)作出規(guī)定。如果歐美的標(biāo)準(zhǔn)被確立下來，日本廠商就會(huì)陷入即使開發(fā)出非常具有革新性的電池，也不能在市場上推廣的困境。
本文將從日韓對比開始，然后從成本、安全性、新技術(shù)方面多角度分析車載鋰離子電池的特點(diǎn)。
韓國廠商：高品質(zhì)、低成本、供貨快
在電動(dòng)汽車及插電式混合動(dòng)力車等電動(dòng)汽車紛紛上市的活躍背景下，在電動(dòng)汽車中發(fā)揮核心作用的鋰離子充電電池的企業(yè)動(dòng)向備受關(guān)注。尤其令人注目的是韓國廠商的攻勢。
自索尼1991年全球首次投產(chǎn)鋰離子充電電池以來，索尼、三洋電機(jī)及松下等日本廠商一直獨(dú)霸鋰電池市場，但最近三星SDI及LG化學(xué)(LG Chem)等韓國廠商的份額日益擴(kuò)大。
據(jù)報(bào)道，日本廠商的份額在2000年前后幾乎為100%，而到2003年降至約64%，到2008年度減至約50%。相反，份額增加的是韓國廠商和中國廠商。其中，韓國廠商2003年的份額為10%，到2008年度增至14%。日本業(yè)界人士開始擔(dān)心“企業(yè)份額(排在第二位的)三星SDI會(huì)逐漸超越(第一位的)三洋電機(jī)”。
??? 跟DRAM和液晶面板一樣，在鋰離子充電電池方面，韓國廠商也一直在學(xué)習(xí)日本廠商開發(fā)的技術(shù)，并追趕日本廠商。有人指出，韓國廠商不僅趕上了日本廠商，在量產(chǎn)技術(shù)方面還超過了日本廠商。比如，在面向鋰離子充電電池過去的主要用途--手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)類產(chǎn)品的“18650”(直徑18mm、長65mm的圓筒型單元)量產(chǎn)方面，熟悉鋰離子充電電池市場和產(chǎn)業(yè)動(dòng)向的信息技術(shù)綜合研究所副社長竹下秀夫指出，全球最高品質(zhì)、最低成本、最快速度供貨的是韓國廠商。
本來制造裝置是日本廠商的天下，韓國電池廠商最初在消費(fèi)類產(chǎn)品用途上追趕日本廠商時(shí)也進(jìn)口了日本產(chǎn)裝置，不斷進(jìn)行巨額投資和大量生產(chǎn)，以至韓國廠商也掌握了量產(chǎn)技術(shù)的基本參數(shù)。汽車用第一代鋰離子充電電池與消費(fèi)類產(chǎn)品用途的材料也沒有太大變化。因此，韓國廠商在建立新生產(chǎn)線時(shí)，已經(jīng)能夠讓韓國當(dāng)?shù)貜S商生產(chǎn)制造鋰離子電池。
材料技術(shù)是日本強(qiáng)項(xiàng)
熟知鋰離子充電電池業(yè)務(wù)的原索尼業(yè)務(wù)執(zhí)行董事首席常務(wù)西美緒表示，日本的強(qiáng)項(xiàng)是材料技術(shù)，這一點(diǎn)是優(yōu)勢，今后必須擴(kuò)大這一優(yōu)勢。不過，他擔(dān)心的問題是還沒找到新一代正極材料的有力候選。負(fù)極材料已經(jīng)有Si類及Sn類等多種，但目前還沒發(fā)現(xiàn)與它們相配的正極材料。這是一大難題。雖然遲遲沒有碰到有力候選，相信繼續(xù)尋找的話就會(huì)發(fā)現(xiàn)。
近來，雖然鋰離子充電電池在電動(dòng)汽車這種大型用途取得成效，但被稱為第一代汽車鋰離子充電電池的產(chǎn)品是通過采用面向“18650”等消費(fèi)類產(chǎn)品培育起來的技術(shù)而得以實(shí)現(xiàn)的。從這個(gè)意義來講，既然韓國廠商已在消費(fèi)類產(chǎn)品領(lǐng)域的量產(chǎn)技術(shù)上全球領(lǐng)先，那么在汽車電池方面也必然擁有很強(qiáng)的競爭力。
萬幸的是，被稱作第一代的現(xiàn)有汽車鋰離子充電電池在性能和成本方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，亟需進(jìn)行技術(shù)革新。日本廠商只有加快開發(fā)采用被稱作第1.5代和第2代的新材料的電池這一條路可走。
但日本廠商仍希望能夠有某種方法讓后起廠商的追趕速度下降，多少給自己留些余地。為此關(guān)鍵是采取電極材料黑盒子化等措施以使后起廠商難以模仿。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，如果說日本廠商在新材料開發(fā)等技術(shù)革新中占有優(yōu)勢的話，那么就應(yīng)該承認(rèn)韓國廠商則在另一種革新--降低成本中占有優(yōu)勢，日本廠商向韓國廠商學(xué)習(xí)的逆向追趕也非常重要。
韓國廠商更擅長低成本戰(zhàn)略
韓國廠商確實(shí)一直在模仿日本廠商的技術(shù)，但僅靠模仿是無法發(fā)展到目前這種程度的。某調(diào)查機(jī)構(gòu)的人士認(rèn)為，韓國廠商的強(qiáng)大源于鋼鐵廠商浦項(xiàng)制鐵。浦項(xiàng)制鐵通過采用設(shè)置能使用最廉價(jià)鐵礦石和燃料的熔爐，以實(shí)現(xiàn)全球最佳供應(yīng)的徹底的低成本戰(zhàn)略，確保了絕對供貨，并提高了競爭力。這一成功經(jīng)驗(yàn)在半導(dǎo)體和汽車等其他領(lǐng)域也發(fā)揮了作用。在鋰離子充電電池量產(chǎn)工廠方面似乎也被完全繼承了下來。尤其在半導(dǎo)體方面，為什么韓國廠商更擅長低成本戰(zhàn)略？這與韓國經(jīng)營層明確提出低成本戰(zhàn)略景愿具有非常重要的聯(lián)系。
這種經(jīng)營層明確戰(zhàn)略方針的做法能夠使技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)結(jié)合起來，并形成降低成本的組織。一直強(qiáng)調(diào)半導(dǎo)體廠商低成本戰(zhàn)略重要性的湯之上隆在新作《革新的窘境，日本“半導(dǎo)體”戰(zhàn)敗》中介紹了三星電子從開發(fā)到量產(chǎn)的組織。據(jù)該著作介紹，新一代DRAM開發(fā)中，30人為一組的多個(gè)團(tuán)隊(duì)競相開發(fā)，最終由利潤最高的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行量產(chǎn)。湯之上隆指出，由于開發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是量產(chǎn)，自然就會(huì)把從工藝流程到量產(chǎn)的最佳整體效果考慮在內(nèi)，降低成本的意識(shí)會(huì)很強(qiáng)。而日本半導(dǎo)體廠商的開發(fā)隊(duì)伍和量產(chǎn)隊(duì)伍是分離的，構(gòu)建工藝流程的開發(fā)隊(duì)伍對提高成品率和降低成本意識(shí)相對薄弱。
成本篇：電池追求量產(chǎn)規(guī)模
電動(dòng)車低成本化的關(guān)鍵在于怎樣降低電池、馬達(dá)和逆變器等電子動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的成本。其中成本最高的是電池。各公司紛紛采取通過集團(tuán)內(nèi)部共享和將電池應(yīng)用于多款車型來降低電池成本的戰(zhàn)略。各公司尤其強(qiáng)化的是針對鋰離子充電電池的措施。
日產(chǎn)和法國雷諾(Renault)將通過兩公司共用電池來擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模。具體做法是將日產(chǎn)和NEC集團(tuán)的合資企業(yè)AESC(Automotive Energy Supply Corporation)從2010年秋季開始在座間業(yè)務(wù)所制造的電池從2012年起在世界多個(gè)國家生產(chǎn)，到2015年建立起一個(gè)完整的年產(chǎn)相當(dāng)于50萬輛EV的電池生產(chǎn)體制，將成為全球規(guī)模最大的車載鋰電池廠商。
雷諾在電池低成本化方面要求較高。該公司曾表示使用AESC生產(chǎn)的電池，但在2010年底則與韓國LG化學(xué)公司(LG Chem)簽訂了電池供應(yīng)合同。
據(jù)說LG化學(xué)公司向全球汽車廠商提示了鋰離子充電電池的戰(zhàn)略性低價(jià)格。針對雷諾的舉動(dòng)，日產(chǎn)表示，雷諾使用LG化學(xué)的電池只是暫時(shí)性措施。日產(chǎn)和雷諾計(jì)劃到2014年之前至少要共同實(shí)現(xiàn)8款EV，僅靠AESC生產(chǎn)的電池很難滿足所有車型的需求，因此雷諾從LG化學(xué)采購欠缺的部分。日產(chǎn)沒有使用AESC之外其他公司生產(chǎn)的電池計(jì)劃。
不過，即便同屬于一個(gè)集團(tuán)，降低鋰離子充電電池成本的要求也同樣強(qiáng)烈。AESC為了留住雷諾這個(gè)客戶，必須通過擴(kuò)大電池量產(chǎn)規(guī)模來減低成本。將來還需要將客戶擴(kuò)大到雷諾和日產(chǎn)之外，由此提高價(jià)格競爭力。
相對于日產(chǎn)在集團(tuán)內(nèi)部擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模的戰(zhàn)略，豐田汽車的計(jì)劃則是通過在多款車型上使用同一款電池來降低成本。2012年開始量產(chǎn)的“iQEV”將配備新開發(fā)的鋰離子充電電池。該電池是能量密度更高的高容量型電池，還計(jì)劃應(yīng)用于同樣將在2012年面向個(gè)人推出的“普銳斯插電式混合動(dòng)力車”(普銳斯PHEV)上。通過在年產(chǎn)數(shù)千輛的iQEV和年產(chǎn)數(shù)萬輛的普銳斯PHEV之間實(shí)現(xiàn)電池通用化來獲得量產(chǎn)效果。
作為本田計(jì)劃于2012年開始量產(chǎn)的“飛度EV”所配備的鋰離子充電電池的候補(bǔ)，本田公布了東芝制造的“SCiB”。東芝的SCiB電池除了已被德國大眾公司等多家日本以外的企業(yè)計(jì)劃采用外，在日本國內(nèi)三菱汽車正在探討采用。雖然針對每個(gè)汽車廠商的性能參數(shù)會(huì)稍有不同，但仍然有望通過擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模實(shí)現(xiàn)低成本化。
材料與電池的安全性
三菱化學(xué)是唯一一家經(jīng)營鋰離子充電電池全部4種主要材料--正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液的企業(yè)。從安全性的角度出發(fā)，為了找出最佳組合，該公司正在采用仿真、試驗(yàn)、分析反復(fù)循環(huán)的熱管理技術(shù)，進(jìn)行最佳材料設(shè)計(jì)。在電解液上引人注目的事例，是通過控制在200℃以上發(fā)生的分解熱，使耐短路性的大幅提高成為可能。而且，通過使隔膜具有耐熱性，可靠性也能夠得到提升等。
這種材料的總體設(shè)計(jì)能夠在確保安全的同時(shí)增加容量。作為今后的開發(fā)目標(biāo)，該公司將在對正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液均加以改善的同時(shí)，開發(fā)出高安全性的電池。例如，對于電解液，將在抑制其副反應(yīng)的情況下提高電壓，以實(shí)現(xiàn)終極的不起火電池為目標(biāo)。
住友大阪水泥公司一直在研究鋰離子電池正極材料的水熱合成法與固相法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。該公司LiFePO4的特點(diǎn)包括能量密度高達(dá)10%以上，循環(huán)特性(容積維持率)得到了大幅改善以及在低溫下的工作性能等。過去的電池在受到擠壓時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的火花，而采用該方法的電池雖然出現(xiàn)了漏液，但全然沒有著火。
先端技術(shù)，鋰離子充電電池SCiB
東芝憑借負(fù)極使用鈦酸鋰的鋰離子充電電池SCiB 開始涉足產(chǎn)業(yè)用充電電池業(yè)務(wù)。這種電池從2010年春季開始量產(chǎn)，目前已被電動(dòng)自行車及工廠內(nèi)的自動(dòng)搬運(yùn)車等采用。東芝確定的下一目標(biāo)是開發(fā)出用于混合動(dòng)力車及電動(dòng)汽車的鋰離子電池。該公司已在一般產(chǎn)業(yè)用電池單元的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了輸出性能更高的HEV用電池。
“我們才剛剛涉足新一代充電電池業(yè)務(wù)。但汽車廠商對SCiB的評價(jià)則令我們感到欣慰”。東芝電力流通產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)公司充電電池系統(tǒng)總工程師本多啟三如此說道。
SCiB與傳統(tǒng)鋰離子電池的一大不同點(diǎn)是，傳統(tǒng)電池的負(fù)極采用碳類材料，而SCiB的負(fù)極采用的是鈦酸鋰。其主要成份氧化鈦是用于顏料及涂料等的一種陶瓷材料?？蓪⑵浼庸こ煞浅＜?xì)微的納米粉體后用作電極材料。負(fù)極材料使用鈦酸鋰之后，正極材料及電解液等選擇余地便大大增加。這樣便可獲得傳統(tǒng)鋰離子電池難以實(shí)現(xiàn)的各種功能。
SCiB具備很多傳統(tǒng)鋰離子充電電池所沒有的特點(diǎn)。其中最重要的特點(diǎn)是安全性高。本多啟三表示，我們對電池采取的基本思路是最優(yōu)先考慮安全性。即使從外部施壓，導(dǎo)致電池被壓爛，或者金屬片穿過電池內(nèi)部等，SCiB也不會(huì)破裂或起火。
除了較高的安全性之外，SCiB還兼具HEV及EV等汽車用鋰離子電池所要求的長壽命、充電快及低溫性能等各種高性能。汽車廠商對SCiB的這些性能給予了高度評價(jià)。首先是輸出方面，SCiB在低溫下的放電容量劣化較小。環(huán)境溫度降至－10℃左右時(shí)，普通的鋰離子電池的放電容量就會(huì)大幅下降，而SCiB則能保持在95%以上。 其次是輸入方面，普通鋰離子電池在低溫下進(jìn)行快速充電時(shí)，會(huì)損壞電池。SCiB即使在低溫下反復(fù)充電，也不會(huì)損害電池，更不會(huì)喪失電池的性能。
SCiB電池的低溫特性對于HEV及EV而言具有重要意義。因?yàn)榕渲闷胀ㄤ囯x子電池的HEV或EV在寒冷地區(qū)行駛時(shí)，放電容量會(huì)大幅下降，為了保護(hù)電池免受損害，就只好對再生功能進(jìn)行制約。
電池標(biāo)準(zhǔn)化不可缺少
目前的鋰離子充電電池形狀根據(jù)不同汽車廠商、甚至不同車型進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。博世日本專務(wù)押澤秀和表示，至少需要以國家為單位統(tǒng)一形狀等超越廠商范疇的標(biāo)準(zhǔn)化。原因是統(tǒng)一形狀后便能夠以低成本生產(chǎn)電池，電池廠商可以滿足今后的需求增加。
作為由標(biāo)準(zhǔn)化帶來的成本削減效應(yīng)，該公司對手機(jī)電池和筆記本PC電池進(jìn)行了比較。手機(jī)根據(jù)不同廠商采用不同電池形狀。而筆記本PC則使用“18650”(直徑18mm×高度65mm)通用單元。結(jié)果，就單位容量(Wh)的成本而言，筆記本PC可以減低六成。
從車載電池看，海外廠商也行動(dòng)得較早。尤其是歐美廠商，正在推進(jìn)EV用電池的標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，旨在由自己對電池的形態(tài)作出規(guī)定。如果歐美的標(biāo)準(zhǔn)被確立下來，日本廠商就會(huì)陷入即使開發(fā)出非常具有革新性的電池，也不能在市場上推廣的困境。
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