电动汽车的发展是在化石燃料枯竭的大背景下，不可逆转的潮流与趋势。21世纪，锂离子充电电池又将成为促使电动汽车普及的“能源领域的弄潮儿”。锂离子充电电池首次赋予了电动汽车(EV)实用性能，与过去的铅电池和镍氢电池不同，能量密度高的锂离子充电电池基本不用牺牲行李舱和车内空间，一次充电能够行驶100km以上。
　　本文将从日韩对比开始，然后从成本、安全性、新技术方面多角度分析车载锂离子电池的特点。
　　韩国厂商：高品质、低成本、供货快
　　在电动汽车及插电式混合动力车等电动汽车纷纷上市的活跃背景下，在电动汽车中发挥核心作用的锂离子充电电池的企业动向备受关注。尤其令人注目的是韩国厂商的攻势。
　　自索尼1991年全球首次投产锂离子充电电池以来，索尼、三洋电机及松下等日本厂商一直独霸锂电池市场，但最近三星SDI及LG化学(LG Chem)等韩国厂商的份额日益扩大。
　　据报道，日本厂商的份额在2000年前后几乎为100%，而到2003年降至约64%，到2008年度减至约50%。相反，份额增加的是韩国厂商和中国厂商。其中，韩国厂商2003年的份额为10%，到2008年度增至14%。日本业界人士开始担心“企业份额(排在第二位的)三星SDI会逐渐超越(第一位的)三洋电机”。
　　跟DRAM和液晶面板一样，在锂离子充电电池方面，韩国厂商也一直在学习日本厂商开发的技术，并追赶日本厂商。有人指出，韩国厂商不仅赶上了日本厂商，在量产技术方面还超过了日本厂商。比如，在面向锂离子充电电池过去的主要用途--手机、笔记本电脑等消费类产品的“18650”(直径18mm、长65mm的圆筒型单元)量产方面，熟悉锂离子充电电池市场和产业动向的信息技术综合研究所副社长竹下秀夫指出，全球最高品质、最低成本、最快速度供货的是韩国厂商。
　　本来制造装置是日本厂商的天下，韩国电池厂商最初在消费类产品用途上追赶日本厂商时也进口了日本产装置，不断进行巨额投资和大量生产，以至韩国厂商也掌握了量产技术的基本参数。汽车用第一代锂离子充电电池与消费类产品用途的材料也没有太大变化。因此，韩国厂商在建立新生产线时，已经能够让韩国当地厂商生产制造锂离子电池。
　　材料技术是日本强项
　　熟知锂离子充电电池业务的原索尼业务执行董事首席常务西美绪表示，日本的强项是材料技术，这一点是优势，今后必须扩大这一优势。不过，他担心的问题是还没找到新一代正极材料的有力候选。负极材料已经有Si类及Sn类等多种，但目前还没发现与它们相配的正极材料。这是一大难题。虽然迟迟没有碰到有力候选，相信继续寻找的话就会发现。
　　近来，虽然锂离子充电电池在电动汽车这种大型用途取得成效，但被称为第一代汽车锂离子充电电池的产品是通过采用面向“18650”等消费类产品培育起来的技术而得以实现的。从这个意义来讲，既然韩国厂商已在消费类产品领域的量产技术上全球领先，那么在汽车电池方面也必然拥有很强的竞争力。
　　万幸的是，被称作第一代的现有汽车锂离子充电电池在性能和成本方面都远远不够，亟需进行技术革新。日本厂商只有加快开发采用被称作第1.5代和第2代的新材料的电池这一条路可走。
　　但日本厂商仍希望能够有某种方法让后起厂商的追赶速度下降，多少给自己留些余地。为此关键是采取电极材料黑盒子化等措施以使后起厂商难以模仿。另一种观点认为，如果说日本厂商在新材料开发等技术革新中占有优势的话，那么就应该承认韩国厂商则在另一种革新--降低成本中占有优势，日本厂商向韩国厂商学习的逆向追赶也非常重要。
　　韩国厂商更擅长低成本战略
　　韩国厂商确实一直在模仿日本厂商的技术，但仅靠模仿是无法发展到目前这种程度的。某调查机构的人士认为，韩国厂商的强大源于钢铁厂商浦项制铁。浦项制铁通过采用设置能使用最廉价铁矿石和燃料的熔炉，以实现全球最佳供应的彻底的低成本战略，确保了绝对供货，并提高了竞争力。这一成功经验在半导体和汽车等其他领域也发挥了作用。在锂离子充电电池量产工厂方面似乎也被完全继承了下来。尤其在半导体方面，为什么韩国厂商更擅长低成本战略？这与韩国经营层明确提出低成本战略景愿具有非常重要的联系。
　　这种经营层明确战略方针的做法能够使技术开发和量产结合起来，并形成降低成本的组织。一直强调半导体厂商低成本战略重要性的汤之上隆在新作《革新的窘境，日本“半导体”战败》中介绍了三星电子从开发到量产的组织。据该着作介绍，新一代DRAM开发中，30人为一组的多个团队竞相开发，最终由利润最高的团队进行量产。汤之上隆指出，由于开发团队的目标是量产，自然就会把从工艺流程到量产的最佳整体效果考虑在内，降低成本的意识会很强。而日本半导体厂商的开发队伍和量产队伍是分离的，构建工艺流程的开发队伍对提高成品率和降低成本意识相对薄弱。
　　成本篇：电池追求量产规模
　　电动车低成本化的关键在于怎样降低电池、马达和逆变器等电子动力传动系统的成本。其中成本最高的是电池。各公司纷纷采取通过集团内部共享和将电池应用于多款车型来降低电池成本的战略。各公司尤其强化的是针对锂离子充电电池的措施。
　　日产和法国雷诺(Renault)将通过两公司共用电池来扩大量产规模。具体做法是将日产和NEC集团的合资企业AESC(Automotive Energy Supply Corporation)从2010年秋季开始在座间业务所制造的电池从2012年起在世界多个国家生产，到2015年建立起一个完整的年产相当于50万辆EV的电池生产体制，将成为全球规模最大的车载锂电池厂商。
　　雷诺在电池低成本化方面要求较高。该公司曾表示使用AESC生产的电池，但在2010年底则与韩国LG化学公司(LG Chem)签订了电池供应合同。
　　据说LG化学公司向全球汽车厂商提示了锂离子充电电池的战略性低价格。针对雷诺的举动，日产表示，雷诺使用LG化学的电池只是暂时性措施。日产和雷诺计划到2014年之前至少要共同实现8款EV，仅靠AESC生产的电池很难满足所有车型的需求，因此雷诺从LG化学采购欠缺的部分。日产没有使用AESC之外其他公司生产的电池计划。
　　不过，即便同属于一个集团，降低锂离子充电电池成本的要求也同样强烈。AESC为了留住雷诺这个客户，必须通过扩大电池量产规模来减低成本。将来还需要将客户扩大到雷诺和日产之外，由此提高价格竞争力。
　　相对于日产在集团内部扩大量产规模的战略，丰田汽车的计划则是通过在多款车型上使用同一款电池来降低成本。2012年开始量产的“iQEV”将配备新开发的锂离子充电电池。该电池是能量密度更高的高容量型电池，还计划应用于同样将在2012年面向个人推出的“普锐斯插电式混合动力车”(普锐斯PHEV)上。通过在年产数千辆的iQEV和年产数万辆的普锐斯PHEV之间实现电池通用化来获得量产效果。
　　作为本田计划于2012年开始量产的“飞度EV”所配备的锂离子充电电池的候补，本田公布了东芝制造的“SCiB”。东芝的SCiB电池除了已被德国大众公司等多家日本以外的企业计划采用外，在日本国内三菱汽车正在探讨采用。虽然针对每个汽车厂商的性能参数会稍有不同，但仍然有望通过扩大量产规模实现低成本化。
　　材料与电池的安全性
　　三菱化学是唯一一家经营锂离子充电电池全部4种主要材料--正极材料、负极材料、隔膜、电解液的企业。从安全性的角度出发，为了找出最佳组合，该公司正在采用仿真、试验、分析反复循环的热管理技术，进行最佳材料设计。在电解液上引人注目的事例，是通过控制在200℃以上发生的分解热，使耐短路性的大幅提高成为可能。而且，通过使隔膜具有耐热性，可靠性也能够得到提升等。
　　这种材料的总体设计能够在确保安全的同时增加容量。作为今后的开发目标，该公司将在对正极材料、负极材料、隔膜、电解液均加以改善的同时，开发出高安全性的电池。例如，对于电解液，将在抑制其副反应的情况下提高电压，以实现终极的不起火电池为目标。
　　住友大阪水泥公司一直在研究锂离子电池正极材料的水热合成法与固相法的特点和优点。该公司LiFePO4的特点包括能量密度高达10%以上，循环特性(容积维持率)得到了大幅改善以及在低温下的工作性能等。过去的电池在受到挤压时会发生强烈的火花，而采用该方法的电池虽然出现了漏液，但全然没有着火。
　　先端技术，锂离子充电电池SCiB
　　东芝凭借负极使用钛酸锂的锂离子充电电池SCiB 开始涉足产业用充电电池业务。这种电池从2010年春季开始量产，目前已被电动自行车及工厂内的自动搬运车等采用。东芝确定的下一目标是开发出用于混合动力车及电动汽车的锂离子电池。该公司已在一般产业用电池单元的基础上，开发出了输出性能更高的HEV用电池。
　　“我们才刚刚涉足新一代充电电池业务。但汽车厂商对SCiB的评价则令我们感到欣慰”。东芝电力流通产业系统公司充电电池系统总工程师本多启三如此说道。
　　SCiB与传统锂离子电池的一大不同点是，传统电池的负极采用碳类材料，而SCiB的负极采用的是钛酸锂。其主要成份氧化钛是用于颜料及涂料等的一种陶瓷材料。可将其加工成非常细微的纳米粉体后用作电极材料。负极材料使用钛酸锂之后，正极材料及电解液等选择余地便大大增加。这样便可获得传统锂离子电池难以实现的各种功能。
　　SCiB具备很多传统锂离子充电电池所没有的特点。其中最重要的特点是安全性高。本多启三表示，我们对电池采取的基本思路是最优先考虑安全性。即使从外部施压，导致电池被压烂，或者金属片穿过电池内部等，SCiB也不会破裂或起火。
　　除了较高的安全性之外，SCiB还兼具HEV及EV等汽车用锂离子电池所要求的长寿命、充电快及低温性能等各种高性能。汽车厂商对SCiB的这些性能给予了高度评价。首先是输出方面，SCiB在低温下的放电容量劣化较小。环境温度降至－10℃左右时，普通的锂离子电池的放电容量就会大幅下降，而SCiB则能保持在95%以上。 其次是输入方面，普通锂离子电池在低温下进行快速充电时，会损坏电池。SCiB即使在低温下反复充电，也不会损害电池，更不会丧失电池的性能。
　　SCiB电池的低温特性对于HEV及EV而言具有重要意义。因为配置普通锂离子电池的HEV或EV在寒冷地区行驶时，放电容量会大幅下降，为了保护电池免受损害，就只好对再生功能进行制约。
　　电池标准化不可缺少
　　目前的锂离子充电电池形状根据不同汽车厂商、甚至不同车型进行专门设计。博世日本专务押泽秀和表示，至少需要以国家为单位统一形状等超越厂商范畴的标准化。原因是统一形状后便能够以低成本生产电池，电池厂商可以满足今后的需求增加。
　　作为由标准化带来的成本削减效应，该公司对手机电池和笔记本PC电池进行了比较。手机根据不同厂商采用不同电池形状。而笔记本PC则使用“18650”(直径18mm×高度65mm)通用单元。结果，就单位容量(Wh)的成本而言，笔记本PC可以减低六成。
　　从车载电池看，海外厂商也行动得较早。尤其是欧美厂商，正在推进EV用电池的标准化战略，旨在由自己对电池的形态作出规定。如果欧美的标准被确立下来，日本厂商就会陷入即使开发出非常具有革新性的电池，也不能在市场上推广的困境。

【本文来源：高工锂电网】http://www.gg-lb.com/asdisp2-65b095fb-7457-.html

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