我國快充鋰離子電池的應(yīng)用概況
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-03 19:48
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目前快充鋰離子動力電池的應(yīng)用主要集中在電動公交車領(lǐng)域，電動出租車暫時沒有成功的應(yīng)用實例。在快充型電動公交車推廣和應(yīng)用過程中，以CATL、微宏公司、珠海銀隆和盟固利為首的一部分企業(yè)憑借核心競爭力，在各自的技術(shù)路線中耕耘多年，成為快充電池領(lǐng)域的佼佼者。
CATL的磷酸鐵鋰/快充石墨電池體系能量密度約70~75 kWh/kg，可以實現(xiàn)10~15 min充電，循環(huán)壽命可達(dá)10 000次以上，而且電池系統(tǒng)成本低，相對比較安全。但磷酸鐵鋰體系即使解決了導(dǎo)電性差、離子擴散速率慢等問題，仍存在振實密度小、低溫性能差、單體一致性差等先天不足。
微宏公司的三元材料/多孔硬碳電池體系能量密度約60~65 Wh/kg，可以實現(xiàn)10~15 min充電，循環(huán)壽命5 000~6 000次，成本較高，不足之處為高電壓下發(fā)生副反應(yīng)可能較大。
由北京市科學(xué)委員會支持、盟固利承擔(dān)的“快速充電動力電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”課題圓滿完成各項工作，可實現(xiàn)10min快速充電能力的快充電池系統(tǒng)。該項研究成果榮獲2015年北京市科學(xué)技術(shù)1等獎。在此介紹快充項目中的2個實例，以便對快充鋰離子電池技術(shù)的應(yīng)用推廣有更為深刻的理解。
1. 北京小營快充純電動項目
北京小營快充純電動公交項目自2015年1月起開始投入運行，采用福田歐輝12m車型，搭載盟固利快充動力電池，電池系統(tǒng)共有8箱電池，通過7并144串組裝而成，電池系統(tǒng)容量和電壓為533V/245Ah，總電量為130KWh。主要使用16臺充電機，功率是380kW，最大輸出電流400A。
經(jīng)過一年多時間的運行，車輛最大運行里程已達(dá)6.4萬km，平均運行里程約4.5萬km。每輛車運行里程約60km后回站(如圖4所示)充電，平均每分鐘充入約4kWh電量，平均充電時間為15min左右。
電池系統(tǒng)在快速充電過程中，平均溫升6 ℃，電池系統(tǒng)工作穩(wěn)定。熱管理設(shè)計為電池系統(tǒng)提供了良好的工作溫度環(huán)境，保證電池系統(tǒng)一直處于較合理的工作溫度環(huán)境，確保了車輛的穩(wěn)定運行。
通過對小營快充電池進行返廠檢測，從容量衰減上來看，小營快充電池在運行14個月的時間里容量衰減率為5.2%（詳情見表4），相當(dāng)于第1年運行的衰減率在4.5%左右。理論上講電池的容量衰減在最初的階段幅度最大，后期逐步平緩，因此基本可以判斷，小營快充項目的電池可以保證5年容量保持率在80%以上。
2 .張家口崇禮、赤城快充純電動公交項目
作為2022冬奧會新能源示范項目，河北省張家口地區(qū)自2015年底搭載盟固利25Ah電池（3并156串，43kWh電量）的快充純電動公交車共41輛，分布在河北省崇禮縣和赤城縣地區(qū)。崇禮縣是冬奧會的滑雪比賽場地，而赤城縣則為溫泉旅游圣地。
由于崇禮縣及赤城縣地處北方山區(qū)，冬季最低氣溫低于-20℃，因此部分車輛搭載了盟固利最新設(shè)計開發(fā)的寬溫區(qū)電池，可在滿足-30℃的使用要求，在低溫下有更加優(yōu)異的功率性能，電池發(fā)熱量更低，提高了循環(huán)壽命。
搭載寬溫區(qū)電池的車輛在低溫狀態(tài) （平均氣溫-10℃左右，電池溫度 0℃~10℃） 下從 30%SOC以160A電流充滿電所需時間在20min左右，如果提高充電機功率，充電時間會進一步縮短，寬溫區(qū)電池允許在 0～10℃之間進行3C的充電策略(詳情見圖5)，無需加熱僅做好保溫措施的情況下即可滿足充電時間的要求，非常適合在北方及東北高寒地區(qū)推廣應(yīng)用。
四、 結(jié)語
盡管目前快充鋰離子動力電池的應(yīng)用還處于小范圍使用階段，快充模式為純電動公交車運行帶來了極大的便利，首先電池組配置容量減少，降低了成本；其次，隨著搭載電池的體積和重量的減少，提高了車輛的空間使用率和安全性，快充也大大縮短了充電時間，增加了運營收益。但快充技術(shù)的全面推廣和應(yīng)用還面臨著種種問題，比如大電流充電對局部電網(wǎng)要求較高，快充電池續(xù)航里程少、國家補貼幅度小、無法達(dá)到免購置稅條件增加了購車成本，快充用大功率充電樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一、兼容性政策尚未出臺。這些都限制了快充動力電池的應(yīng)用。
然而，在可預(yù)見的未來，快充鋰離子動力電池的市場規(guī)模是巨大的。首先國內(nèi)城市公交車的優(yōu)點非常明顯，在政府補貼政策的刺激下，到2020年或?qū)⑦_(dá)到上億千瓦時的規(guī)模；其次在環(huán)保壓力下，歐洲城市對交通工具電動化的渴求會更加強烈，而且歐洲油電價差非常大，相對來說電力供應(yīng)也比較充分，因此預(yù)計快充市場會快速增長。
