从电池到电动车 泰汽进行产业链转型

中国电力报 综合报道

随着新能源、智能电网和电动汽车的迅速发展,大规模储能技术在电力系统发电侧、电网侧、用户侧都有较强的应用需求,各种特点的电池储能技术相互竞争,大规模储能技术面临着巨大的发展机遇。山东泰汽控股集团(简称泰汽集团)所属的山东威能环保电源公司(简称威能环保)生产的威能磷酸铁锂电池在电力储能技术领域趟出一条新路径。

“寿光市率先使用新能源大巴公交车在整个潍坊市都是第一次,是实实在在地为老百姓做了件实事。”7月30日,山东省潍坊市市委书记杜昌文带领调研组来到泰汽集团所属的威能环保调研时表示。据悉,寿光市新能源大巴公交车使用的是威能环保研发的电池和电控系统。目前,威能环保与中科院青岛能源所等开展产学研工作,组建青岛储能产业技术研究院,计划利用3年时间将储能产业打造成为500亿量级的产业链。

抢占电力储能技术制高点

“锂电池今年能达到100万组的产能,成为国内最大的锂电池供应商之一。”泰汽集团董事长张风太告诉记者。抢占电力储能技术的制高点成为张风太正在追逐的目标。

据专家介绍,应用于电力系统中的储能技术,理论上只有钠硫电池、锂离子电池、镍镉电池等少数几种较为合适。总的来看,锂离子电池相对更被看好。

记者了解到,国家电网张北风光储输项目就是以锂离子电池的试应用为主,南方电网也在深圳建设了采用锂离子电池的储能电站,开展相关示范运行。此外,五大发电集团及其他发电领域的企业巨头也在越来越多地开展电力储能示范运行项目。

数年前在北京参加的一次会议让张风太判定,锂电池行业在酝酿一个空前的商机。为了抓住机遇,张风太聘请了多家知名高校的一批专家对锂电池进行科技攻关,每年在电池研发上的投入超过了1000万。他还在青岛建立研发中心,加大与中科院、北京有色金属研究总院等科研机构合作,聘请了多家知名高校的一批专家对电动车蓄电池进行科技攻关,并积极参与国家“863计划”,很快在汽车动力电池领域掌握了关键技术,“威能”新能源环保动力电池应运而生,并拥有自主知识产权,而且顺势攻克了电机驱动系统和电池管理系统,掌握了电动汽车产品3大零部件的关键技术和核心技术。

2014年以来,威能锂电池获得众泰、北汽新能源电动轿车配套电池1万组订单,给申沃、中通、欧辉等纯电动大巴配套1000组左右,同时,出口至美国、德国、法国、意大利、韩国、俄罗斯等20多个国家。其中,给德国、美国等著名企  业配套锂电池5000组左右。

“威能锂电池使用了大量新材料、新技术和新工艺,使得电池的容量、寿命、安全等综合性能得到了极大提高。”张风太表示。

破解锂电池的国际性难题

记者了解到,在各种储能技术中,国家电网公司在锂离子电池方面选择的是磷酸铁锂路线。从上海电力设计研究院的一份资料来看,国际电网认为就实际工程而言,磷酸铁锂储能系统综合性能最好。中国科学院电工研究所王丽芳博士告诉记者,磷酸铁锂电池有高比能量、高比功率、高能量转换效率、长循环寿命等优点,但目前存在低温时难以放电和充电的问题,低温性能差是国际性难题。根据专家鉴定,山东威能低温磷酸铁锂动力电池,在55摄氏度高温环境下,放电容量不小于额定容量的95%,在零下40摄氏度低温环境下,放电容量不小于额定容量的80%。其安全性能符合行业标准规定。

“威能环保解决了磷酸铁锂动力电池在零下40摄氏度的低温下,电池的充电和放电性能可以保持常温时的性能,解决了电池低温充放电这个国际性难题,达到世界先进水平。”中国工程院化学电源专家杨裕生院士在鉴定会上表示。他认为,制造低温磷酸铁锂动力电池的原材料磷酸铁锂具有来源广泛、价格低廉、循环性能优良、材料热稳定性好的特点。这种电池可广泛用于对电池安全性要求极高的矿灯、电动车以及军用和航天等领域。该项目成功解决了电池低温充放电难题。

为了有效提高磷酸铁锂动力电池的低温性能,威能环保和青岛大学主要从4方面着手进行改进:一是磷酸铁锂正极材料纳米化;二是负极采用复合石墨,如鳞状石墨、块状石墨、碳纤维和MCMB等一些碳材料进行复合使用;三是电解液选用低熔点的溶剂和增加提高低温电导率的添加剂;四是电池结构优化。他们采用创新的设计和工艺,优化了锂离子动力电池的正极材料,同时以安全、稳定、低成本的负极材料及经过配方调整的电解液等材料与之匹配,对电池结构设计进行优化,使磷酸铁锂材料充分发挥其材料性能。

从电池到电动车的储能路

新能源发电和电动汽车等产业在国家政策大力支撑下的高速发展,给中国储能产业带来了巨大的市场发展机遇和活力。就在锂电池刚刚在市场站稳脚跟,多年投入终于实现产出的时候,张风太却又做出了另一个大胆的决定,公司要继续转型,向电动汽车进军。张风太将这次转型定义为“产业链转型”,是一次水到渠成的转型。

因为锂电池是电动汽车的“心脏”,受限于电动汽车目前的电池技术条件,“心脏”动力不足导致多数电动汽车续航里程较短,续航能力和充电时间成为困扰电动汽车发展的主要制约因素。对泰汽集团而言,掌握了电池这一核心技术加上原有在汽车配件的传统优势,让其有了制造整车的资本,泰汽电动汽车应运而生。张风太笑言:“其实,这次转型总结起来就是传统产业加上新能源产业等于电动汽车。”现在,泰汽集团又瞄准了新能源客车这一新领域,公司与上汽集团上海申沃客车有限公司合作成立了新能源客车研发基地,开展新能源客车领域的研发与生产,进一步提高产品质量,全方面开发新能源产品,继续把新能源产业做强、做大。“电动汽车进入政府采购范围,计划在‘十二五’末产量达到10万辆。”张风太指着车间里一排排已经下线的电动汽车告诉记者。泰汽集团已经掌握了电动汽车的核心技术,2012年6月9日,首批“寿光造”泰汽电动车“驶”出国门,销往德国。目前,与德国科学院合作引进轻量化车身、轻量化底盘和电池防爆等国际先进技术,成立德国泰汽科技经贸有限公司,负责技术和人才引进,与德国某公司合作开发的新型轻量化电动车“街头滑板”系列产品将在近期陆续投放市场。

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自主创新和产学研结合转型

在泰汽集团控股公司对外发布的正式企业简介中,关于公司技术创新的内容超过了60%,足见公司对于科技创新的重视,坚持产学研结合,自主创新也被公司视为能够顺利实现转型升级的不二法宝。“多年来,公司坚持走技术创新之路,积极开发拥有自主知识产权的新产品新技术,有效推动品牌战略的实施。”张风太介绍说,目前,公司获得国家专利26项,积极参与并完成了4项国家“863计划”重大课题研究,其中“电动汽车锂离子动力电池系统产业化技术研究”项目、“锂离子电池全产业链工业技术研究”、“高性能镍氢动力电容电池及电动公交应用考核”等项目技术居国内领先水平。

在坚持自主创新的同时,泰汽控股积极推进产学研联合,借助“外脑”帮助企业研发,实现“两条腿走路”,促进核心零部件和关键应用技术的突破及产品升级。公司建立了山东威能环保电源院士工作站,先后与中科院化学所、中科院电研所、武汉大学、同济大学等科研院所建立战略合作关系,大力开展新能源锂离子电池、电控和电机等重大科研项目和生产技术的研发合作。

对于转型升级,张风太认为,产业的转型升级不是简单的工艺改进、技术提高,更是思想方式、思想观念的突破和提高。经济发展的最终目标是人、社会、环境的和谐进步,如果经济发展了,环境破坏了,人们的健康状况恶化了,那么经济发展也就失去了本来的意义,自己即使赚再多的钱也没意思。“节能、低碳、环保、高效”已深深地印在泰汽集团每个员工的心里。

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