天津力神能源科技有限公司熊永莲博士

天津力神能源科技有限公司熊永莲博士

以下为天津力神能源科技有限公司熊永莲博士演讲的文字实录：

【主持人：邓中一】谢谢陈博士给我们做的这个报告。下面有请天津力神能源科技有限公司熊永莲博士给我们做一个《HEV、EV所用的锂离子电池》。她是长春液化所拿的博士学位，毕业以后到天津力神工作，现在是项目经理。下面由熊博士给我们做这个报告。

【熊永莲】各位专家、各位来宾大家下午好！刚才已经说了本来应该由我们公司的高俊奎副总裁来做这个报告。我们做的报告是讲的关于EVH和EV里面用的锂离子电池，是我们一些自己的想法和目前一些电池存在的情况。今天的内容主要是分为以下的几大部分，就是目前的EV、HEV用的电池存在的问题，还有分别从正极和负极材料谈了一下我们自己的想法，还有一些我们公司的数据。

这个是我们目前的市面上电动车的一些分类，目前的电动车市场主要有分为EV、HEV和P HEV，EV是说的纯电动车，这种车辆它上面只有电池没有内燃机，因此为了保证这个汽车的行驶，对于能量的要求比较高。HEV和EV的差别是有两套的动力系统，一套是电池电动机，一个是内燃机，电池能够给内燃机提供附加的力源，对于HEV来说对能量的要求对EV 是相对低一些，但是对功率要求比较高。PHEV可借外充电源和混合动力，他有电池也有内燃机，但是电动的行驶距离要求比HEV的长，所以他的容量和功率比HEV要求高。我们可以使用家用的电源220V对它进行充电，因此对功率要求比较低一些。

目前对混合动力研究得比较多，其中有几大分类，有热混、氢混、中混和全混。热混是电芯的功率比较低，不能对内燃机提供附加的力矩，只是带自动关机的时候，遇到红灯的时候让内燃机熄火，启动的时候启动内燃机，这样通常可以省油10—15%，早期的一些就是这样的类型。中混的电机功率比热混的高，但是这种情况下他具备自动能量回收的功能，以这种方式的工作省油可以达到20—25%。全混来说就是电极功率相对前面都很高，他可以独立启动车辆，在低速或者是像遇到交通堵塞需要不断地起步、停车或者倒车的情况下，咱们可以纯电动形式，需要加速的时候可以和内燃机一起工作，这种方式工作他大概可以达到50

—56%左右的省油效果，丰田的普锐斯就是这样的。这是对电池的规格要求，EV、HEV、P HEV功率来说他们的功率要求是越来越高，从电池的尺寸、电压的容量以及放电的深度都是在增加的。我比较一下863和EV、HEV用的差距，这个是磷铁电池，通过比较以EV来说，在容量、密度和循环寿命之电池的成本、电池的工作温度有相当大的差距，针对HEV 来说他同EV一样，在电池的寿命尤和电池的价格和工作的温区实际有很大的差距的，HEV 8AH的电池来说，他的功率要求>1800，容量要求65WH。虽然我们没有把安全列到上面，但是前面各位专家已经说到很多了，这个安全我们觉得必须是摆在首要的地位。

谈到安全的问题我们必须要说到电池的一致性，我们可能说作为电池厂商来说，我们认为电池制造性包括它的的性能一致性，这其实还有一个材料的一致性，我们也遇到很多的情况，有一些供应商的一些材料性能也不稳定，这个安全尤其是向大电池，因为EV、HEV不是单个的电池几AH就可以了的相对于手机电池来说安全更为重要的。还有一个工作的温区，博士昨天给的数据进去的循环水30度，出来55度，这个电池的温度我们保证在60度做循环或者是搁置都没有问题。比如北方的冬天外面非常冷比如-30度，有像HEV这样的在-30度下也能够启动。我们的车辆通常运行时间需要10—15年，两天的循环来说至少电池的循环必须大于3000次才能满足要求，这个成本大家都谈到了，确实是一个瓶颈。

下面我们从正极材料谈谈我们自己的想法，因为目前用在功率方面，EV、HEV用的正极材料必须要满足下面的几大功能。首先是性能要好，还有一个是宽范围的工作温度，还有一个是寿命，包括安全性能要好，还有一个是价格的问题。目前用得比较多的是锰酸锂和三元材料，还有橄榄石结构的磷酸铁锂。得到也谈到很多锰酸锂有它的优势，但是它也有他的致命弱点，尤其是石墨作为材料避免不了二价锰和锰的还原，不管是高温的性能来说他应该是这几种材料最差的一个。还有一个三元材料，它的优点首先是它的扩容量是这几种材料是最高的，热力学的稳定性各方面还可以，如果换一个体系，它应该是一个非常理想的材料。磷酸铁锂来说，我们知道磷酸铁锂它脱锂过后生成了磷酸铁也是这样的橄榄石的结构，如果在充放的过程当中如果他的嵌锂过后体积膨胀是6.8%，与石墨构成一个体积以后正好可以补偿这个石墨嵌锂之后缩小10%，正好有一个补偿，循环之后有一个非常优秀的性能。还有一个是磷酸铁锂的氧被周围牢牢抓住，他即使过充氧也很难跑出来，所以安全性能表现出来非

常好，价格相对来说也很低。

从我们公司的使用情况来说，我们非常推崇这一种材料，下面是我们的一些数据。左上角的图（见图）是我从资料上摘下来的三种粉末材料和电解液做的一个DSC的数据，这个上面看确实是磷酸铁锂的材料放出的热量是最少的，下面我们自己也做了一个电池体系的一个数据，从这个数据上来看这个磷酸铁锂确实表现出来不错的安全。相对来说，相对这三种材料他的升温的速率是最低的。我们也比较了一下循环，这是很关键的要用到EV、HEV上的循环，比较了一下高温和常温的循环，我们可以看一下下面这个图，有一些是60度的循环的时候锰酸锂确实是很差，但是这个负极都是用的石墨。下面是负极材料，要想用到EV、HE V上，我想同正极材料一样，这几大功能是必须要满足的。

因为我自己就是开发碳酸锂材料的，所以我认为这也算是一种新材料，我是很推崇的，所以我重点介绍碳酸锂材料的一些优点。现在比较多的材料MC、MB大家很熟悉了，硬碳我也做过，它的功率和他的寿命低温的安全性能还是不错的，为什么这个材料至少在我们的目前中国可能附近厂家也有在做的，为什么一直没有推起来也有他的原谅。首先是他的容量密度很低，实际过程当中碾压密度很低，还有表现出来的是这个首放效率很低，这个首放效率6 0、70%的话这系一个很难接受的。还有一个是电压之后这也是一个问题。我刚才也说了，我很推崇碳酸锂这个材料，但是碳酸锂的材料大家也能够看出它的缺点，容量比较低，电压平台高，我觉得电压平台高大家可能认为在容量系数来说他是一个缺点，但是别忘了这个因为他的平台高他能够表现出他独有的特性，就是安全性能。这个“+”是硬碳的基础上我表示的意思是比前面更好。它的缺点就是我们刚才说到的它的容量密度，因为他的Power溶度低，他的嵌锂的平台低1.55，1.55和1.56是一个非常可逆的平台，托嵌是一个非常可逆的平台，能够保证他的循环性能也非常好。这是一个石墨和碳酸锂的结构，这个是石墨，大家很清楚嵌锂过后避免不了，他的体积就得有10%的膨胀，这个是尖晶石的碳酸锂，它在嵌锂的前后由0.836变到0.837，他似乎没有体积的变化，当然说他不是没有缺点，他的缺点就是导电率比较差。

跟磷酸铁锂一样，磷酸铁锂他也有这样的缺点，他都可以克服，我相信碳酸锂也可以通过这