在2008年北京奧運會期間,50輛純電動的大巴在奧運村投入運營,這是電動客車在我國最早的大規模應用,也是國際上第一次大規模應用鋰電池電動大巴。時至今日,電動客車得到了更加豐富的發展,主要包括純電動客車及插電/增程式混合動力客車兩個方向。其中,純電動客車的技術模式還包括電池快換模式、整車快充模式、整車慢充模式、雙源制在線充電模式等。
中國科學院物理研究所實驗室研究員黃學杰向中國客車網記者介紹說,雖然由于政策、技術及市場因素的影響,當前我國的電動客車以插電/增程式混合動力客車為主,但純電動客車的技術模式也在不斷的發展過程中。奧運會上的電動巴士采用的是電池快換技術,目前,在上海、重慶等一些地區應用的是整車快充模式,但整車慢充模式的應用范圍相對更廣一些。除了這些,雙源制在線充電模式的技術也正處于快速的發展過程中。
“無論采用哪種模式的電動客車技術路線,電池的作用都是不容忽視的。”黃學杰表示,不同的技術模式,對電池的要求也是有差異的。比如雙源制在線充電模式,這種技術路線就對電池的壽命提出了更高的要求。那么,現在我國電動客車的電池發展情況如何?在“十三五”期間,電池的發展方向是什么?

中國科學院物理研究所實驗室研究員黃學杰
鋰離子電池支撐著我國的電動客車的發展
目前,在我國無論是插電式客車、純電動客車還是雙源制電動客車,鋰離子電池毫無疑問都是“主角”,我國的電動汽車電池還局囿于鋰離子電池的發展階段。
鋰離子電池的工作原理是依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作,即在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。一般采用含有鋰元素的材料作為電極,因為很多材料都可以被用來做鋰離子電池,所以鋰離子電池的種類和用途有很多。要想滿足動力電池的材料,需要滿足以下兩個條件:首先就是電池安全系數要高,其次由于車用電池用量較大,因此材料的成本要低。在考慮這兩個條件之后,能夠做汽車電池的材料只有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料、高壓鋰鎳錳尖晶石等。
黃學杰說:“在所有適用材料中,磷酸鐵鋰的鋰電池支撐了目前我國新能源汽車的示范運營。雖然磷酸鐵鋰在一些方面存在不足,但它具有安全性高、壽命長、成本相對較低等特點,另外,由于國際上在磷酸鐵鋰的專利保護方面對中國‘網開一面’,因此給了中國的磷酸鐵鋰鋰電池的產業發展提供了機遇。在我國的電池產業和制造水平較低的階段,酸鐵鋰鋰電池維持了我國包括電動客車在內的大規模電動汽車的運營。”
當前,在我國的純電動客車品牌中,中通純電動LCK6660EVG采用的就是磷酸鐵鋰電池。經過市場的反饋,該電池類型具有充、放電效率高,安全性高、耐高溫性好等優點。另外,宇通純電動客車E系列包括E7、E8、E10、E12等從7米到13米的全系列純電動公交,其采用的是國內著名的電池生產商ATL的電池,也是磷酸鐵鋰電池技術路線。
除了中通和宇通,海格KLQ6129GEV純電動城市客車采用的也是鋰離子電池組,具有較好的動力性,充電4~5小時即可行駛180公里以上,采用集中快速更換電池的方案,完全可以滿足城市公交客車的需要。
根據不同電動客車技術模式,選擇不同材料構成電池
鋰離子電池作為目前電動汽車電池的主力軍,其適用并不是一概而論的。例如,用到混合動力客車上,則需對其正負極材料進行調整。目前,鋰離子電池的正極材料多采用鋰鐵磷酸鹽,負極材料多采用石墨,這種構成會影響電池的快充性能。因此,對快充客車或者雙源制客車,其鋰離子電池的負極就應該加上一半以上的硬碳材料,則充電性能則會得到大規模的提升。

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