鉅大LARGE | 點擊量：208次 | 2024年07月24日
磷酸鐵鋰電池在電力儲能技術(shù)領(lǐng)域趟出新路徑
隨著新能源、智能電網(wǎng)和電動汽車的迅速發(fā)展，大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)都有較強的應(yīng)用需求，各種特點的電池儲能技術(shù)相互競爭，大規(guī)模儲能技術(shù)面對著巨大的發(fā)展機遇。山東泰汽控股集團(簡稱泰汽集團)所屬的山東威能環(huán)保電源公司（簡稱威能環(huán)保）生產(chǎn)的威能磷酸鐵鋰離子電池在電力儲能技術(shù)領(lǐng)域趟出一條新路徑。
“壽光市率先使用新能源大巴公交車在整個濰坊市都是第一次，是實實在在地為老百姓做了件實事。”七月三十日，山東省濰坊市市委書記杜昌文帶領(lǐng)調(diào)研組來到泰汽集團所屬的威能環(huán)保調(diào)研時表示。據(jù)悉，壽光市新能源大巴公交車使用的是威能環(huán)保研發(fā)的電池和電控系統(tǒng)。
威能低溫磷酸鐵鋰離子電池通過鑒定。
近年來，泰汽集團依靠自主創(chuàng)新和堅定走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路等措施成功實現(xiàn)從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)到新能源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，成為包括儲能技術(shù)在內(nèi)的新能源這一朝陽產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑者。目前，威能環(huán)保與中科院青島能源所等開展產(chǎn)學(xué)研工作，組建青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，計劃利用3年時間將儲能產(chǎn)業(yè)打造成為500億量級的產(chǎn)業(yè)鏈。
搶占電力儲能技術(shù)制高點
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“鋰離子電池今年能達到100萬組的產(chǎn)量，成為國內(nèi)最大的鋰離子電池供應(yīng)商之一。”泰汽集團董事長張風(fēng)太告訴《我國電力報》記者。搶占電力儲能技術(shù)的制高點成為張風(fēng)太正在追逐的目標。
據(jù)專家介紹，應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)，理論上只有鈉硫電池、鋰離子電池、鎳鎘電池等少數(shù)幾種較為合適?？偟膩砜矗囯x子電池相對更被看好。
記者了解到，國家電網(wǎng)張北風(fēng)光儲輸項目就是以鋰離子電池的試應(yīng)用為主，南方電網(wǎng)也在深圳建設(shè)了采用鋰離子電池的儲能電站，開展相關(guān)示范運行。此外，五大發(fā)電集團及其他發(fā)電領(lǐng)域的公司巨頭也在越來越多地開展電力儲能示范運行項目。
數(shù)年前在北京參加的一次會議讓張風(fēng)太判定，鋰離子電池行業(yè)在醞釀一個空前的商機。為了抓住機遇，張風(fēng)太聘請了多家知名高校的一批專家對鋰離子電池進行科技攻關(guān)，每年在電池研發(fā)上的投入超過了1000萬。他還在青島建立研發(fā)中心，加大與中科院、北京有色金屬研究總院等科研機構(gòu)合作，聘請了多家知名高校的一批專家對電動汽車蓄電池進行科技攻關(guān)，并積極參與國家“863計劃”，很快在汽車動力鋰離子電池領(lǐng)域掌握了關(guān)鍵技術(shù)，“威能”新能源環(huán)保動力鋰離子電池應(yīng)運而生，并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，而且順勢攻克了電機驅(qū)動系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)，掌握了電動汽車產(chǎn)品3大零部件的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)。
2014年以來，威能鋰離子電池獲得眾泰、北汽新能源電動轎車配套電池1萬組訂單，給申沃、中通、歐輝等純電動大巴配套1000組左右，同時，出口至美國、德國、法國、意大利、韓國、俄羅斯等20多個國家。其中，給德國、美國等著名公司配套鋰離子電池5000組左右。
“威能鋰離子電池使用了大量新材料、新技術(shù)和新工藝，使得電池的容量、壽命、安全等綜合性能得到了極大提高。”張風(fēng)太表示。
破解鋰離子電池的國際性難題
記者了解到，在各種儲能技術(shù)中，國家電網(wǎng)公司在鋰離子電池方面選擇的是磷酸鐵鋰路線。從上海電力設(shè)計研究院的一份資料來看，國際電網(wǎng)認為就實際工程而言，磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)綜合性能最好。
我國科學(xué)院電工研究所王麗芳博士告訴記者，磷酸鐵鋰離子電池有高比能量、高比功率、高能量轉(zhuǎn)換效率、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，但目前存在低溫時難以放電和充電的問題，低溫性能差是國際性難題。
根據(jù)專家鑒定，山東威能低溫磷酸鐵鋰動力鋰離子電池，在55攝氏度高溫環(huán)境下，放電容量不小于額定容量的95％，在零下40攝氏度低溫環(huán)境下，放電容量不小于額定容量的80％。其安全性能符合行業(yè)標準規(guī)定。
“威能環(huán)保解決了磷酸鐵鋰動力鋰離子電池在零下40攝氏度的低溫下，電池的充電和放電性能可以保持常溫時的性能，解決了電池低溫充放電這個國際性難題，達到世界先進水平。”我國工程院化學(xué)電源專家楊裕生院士在鑒定會上表示。
楊裕生認為，制造低溫磷酸鐵鋰動力電池的原材料磷酸鐵鋰具有來源廣泛、價格低廉、循環(huán)性能優(yōu)良、材料熱穩(wěn)定性好的特點。這種電池可廣泛用于對電池安全性要求極高的礦燈、電動汽車以及和航天等領(lǐng)域。該項目成功解決了電池低溫充放電難題。
為了有效提高磷酸鐵鋰動力鋰離子電池的低溫性能，威能環(huán)保和青島大學(xué)重要從4方面著手進行改進：一是磷酸鐵鋰正極材料納米化；二是負極采用復(fù)合石墨，如鱗狀石墨、塊狀石墨、碳纖維和MCMB等一些碳材料進行復(fù)合使用；三是電解液選用低熔點的溶劑和新增提高低溫電導(dǎo)率的添加劑；四是電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化。他們采用創(chuàng)新的設(shè)計和工藝，優(yōu)化了鋰離子動力鋰離子電池的正極材料，同時以安全、穩(wěn)定、低成本的負極材料及經(jīng)過配方調(diào)整的電解液等材料與之匹配，對電池結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，使磷酸鐵鋰材料充分發(fā)揮其材料性能。
從電池到電動汽車的儲能路
新能源發(fā)電和電動汽車等產(chǎn)業(yè)在國家政策大力支撐下的高速發(fā)展，給我國儲能產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的市場發(fā)展機遇和活力。
就在鋰離子電池剛剛在市場站穩(wěn)腳跟，多年投入終于實現(xiàn)產(chǎn)出的時候，張風(fēng)太卻又做出了另一個大膽的決定，公司要繼續(xù)轉(zhuǎn)型，向電動汽車進軍。張風(fēng)太將這次轉(zhuǎn)型含義為“產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型”，是一次水到渠成的轉(zhuǎn)型。
因為鋰離子電池是電動汽車的“心臟”，受限于電動汽車目前的電池技術(shù)條件，“心臟”動力不足導(dǎo)致多數(shù)電動汽車續(xù)航里程較短，續(xù)航能力和充電時間成為困擾電動汽車發(fā)展的重要制約因素。對泰汽集團而言，掌握了電池這一核心技術(shù)加上原有在汽車配件的傳統(tǒng)優(yōu)勢，讓其有了制造整車的資本，泰汽電動汽車應(yīng)運而生。張風(fēng)太笑言：“其實，這次轉(zhuǎn)型總結(jié)起來就是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加上新能源產(chǎn)業(yè)等于電動汽車?！爆F(xiàn)在，泰汽集團又瞄準了新能源客車這一新領(lǐng)域，公司與上汽集團上海申沃客車有限公司合作成立了新能源客車研發(fā)基地，開展新能源客車領(lǐng)域的研發(fā)與生產(chǎn)，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，全方面開發(fā)新能源產(chǎn)品，繼續(xù)把新能源產(chǎn)業(yè)做強、做大。
“電動汽車進入政府采購范圍，計劃在‘十二五’末產(chǎn)量達到10萬輛。”張風(fēng)太指著車間里一排排已經(jīng)下線的電動汽車告訴記者。泰汽集團已經(jīng)掌握了電動汽車的核心技術(shù)，2012年六月九日，首批“壽光造”泰汽電動汽車“駛”出國門，銷往德國。目前，與德國科學(xué)院合作引進輕量化車身、輕量化底盤和電池防爆等國際先進技術(shù)，成立德國泰汽科技經(jīng)貿(mào)有限公司，負責(zé)技術(shù)和人才引進，與德國某公司合作開發(fā)的新型輕量化電動汽車“街頭滑板”系列產(chǎn)品將在近期陸續(xù)投放市場。
自主創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合轉(zhuǎn)型
在泰汽集團控股公司對外公布的正式公司簡介中，有關(guān)公司技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)容超過了60%，足見公司有關(guān)科技創(chuàng)新的重視，堅持產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，自主創(chuàng)新也被公司視為能夠順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的不二法寶。
“多年來，公司堅持走技術(shù)創(chuàng)新之路，積極開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品新技術(shù)，有效推動品牌戰(zhàn)略的執(zhí)行?！睆堬L(fēng)太介紹說，目前，公司獲得國家專利26項，積極參與并完成了4項國家“863計劃”重大課題研究，其中“電動汽車鋰離子動力鋰離子電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究”項目、“鋰離子電池全產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)技術(shù)研究”、“高性能鎳氫動力電容電池及電動公交應(yīng)用考核”等項目技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先水平。
在堅持自主創(chuàng)新的同時，泰汽控股積極推進產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，借助“外腦”幫助公司研發(fā)，實現(xiàn)“兩條腿走路”，促進核心零部件和關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的突破及產(chǎn)品升級。公司建立了山東威能環(huán)保電源院士工作站，先后與中科院化學(xué)所、中科院電研所、武漢大學(xué)、同濟大學(xué)等科研院所建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，大力開展新能源鋰離子電池、電控和電機等重大科研項目和生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)合作。
有關(guān)轉(zhuǎn)型升級，張風(fēng)太認為，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級不是簡單的工藝改進、技術(shù)提高，更是思想方式、思想觀念的突破和提高。經(jīng)濟發(fā)展的最終目標是人、社會、環(huán)境的和諧進步，假如經(jīng)濟發(fā)展了，環(huán)境破壞了，人們的健康狀況惡化了，那么經(jīng)濟發(fā)展也就失去了本來的意義，自己即使賺再多的錢也沒意思?！肮?jié)能、低碳、環(huán)保、高效”已深深地印在泰汽集團每個員工的心里。
