安全性是车载锂离子充电电池走向实用的关键因素

用于混合动力车的充电电池及大容量电容器相关会议—“第7届国际高级汽车电池与超级电容研讨会(AABC-07)”于2007年5月16日～18日在美国加州长滩举行。与会人员约为 700人，分别来自汽车制造商、电池生产商、材料生产商和制造设备生产商等。他们在会场上大量收集车载充电电池的相关信息，对于锂离子充电电池在混合动力车中的应用前景表现出了浓烈的兴趣。

AABC的主办方美国市场咨询公司Advanced Automotive Batteries的总经理Menahem Anderman分析认为，与2006年相比，尽管混合动力车的市场规模在2010年将会扩大1.7倍，出货量增加到约110万台，但其中采用锂离子充电 电池的比例将非常低，按金额计算大约只占全部混合动力车充电电池市场的5%。

这种情况意味着，预定在2008年上市的丰田第三代Prius混合动力车将不会采用锂离子充电电池。一直以来，汽车及车载电池相关人士一直认为 Prius会是最先采用锂离子充电电池的汽车。但由于笔记本电脑和手机中的锂离子充电电池在2006年相继发生起火事故，人们对于锂离子充电电池安全性的要求因此变得更加严格。汽车制造商在采用锂离子充电电池的问题上，也不得不采取谨慎的态度。

Prius的年出货量将近20万台，约占全球所有混合动力车出货量的50%。如果丰田汽车公司因为在Prius中采用了锂离子充电电池而发生问题的话，那么，公司在混合动力车方面建立起来的信誉就可能会彻底消失。因此，在采用锂离子充电电池的问题上，比较现实的策略是，首先在年出货量较少的车型上开始尝试，等达到一定的可靠性之后，再扩大其应用范围。

实际应用至少还需两年

在混合动力车领域中处于领先地位的丰田汽车公司尚且如此，其它的汽车制造商要采用锂离子充电电池至少还需要花费两年以上的时间。这主要是因为这些汽车制造商直到最近才开始和电池生产商建立合资公司，准备向汽车制造商提供大批量生产的电池单元。

据了解，在汽车行业中，决定要采用一种零部件之后，最少也需要花费两年的时间进行可靠性试验等评估工作。因此，不论是日产汽车、NEC及NEC东金 (NEC Tokin)的合资公司，还是三菱汽车、GS汤浅及三菱商事的合资公司，如果其量产产品从现在开始进行可靠性试验的话，最快也要到2009年之后才有可能被市场上销售的汽车所采用。

尽管如此，日本的汽车制造商在推动锂离子充电电池的汽车应用方面还是很努力的。而美国的汽车制造商在这方面的表现则不是很积极。

美国通用汽车和福特汽车公司正在制订将混合动力车推向市场的计划，在此基础上，他们理应更深入地参与锂离子充电电池的开发工作，并积极推动插入式混 合动力车的实际应用。但是，目前在通用汽车公司、福特汽车公司、戴姆勒-克莱斯勒汽车公司所参与筹划的USABC(美国先进电池联盟)中，虽然正在推进作为国家项目的混合动力车锂离子充电电池的开发工作，但在如何投入大批量生产的问题上，前景并不明朗。这是因为，美国虽然有许多从事锂离子充电电池开发的企 业，但是，涉足大批量生产技术的企业却几乎没有。各厂商的材料选择大不相同

在需要极高安全性的车载锂离子充电电池中，应该如何选择正极材料、负极材料、电解液及隔膜，各汽车制造商及电池生产商的想法大不相同。

现在，主流锂离子充电电池的正极通常采用LiCoO2、负极采用石墨，当温度达到150℃左右时，正极材料会产生氧气，并和电解液发生反应，出现异常发热的现象。因此，日产汽车和NEC集团想要采用很难产生氧气的LiMn2O4作为正极材料。

另一方面，丰田汽车、松下电池工业以及GS汤浅公司则认为，LiMn2O4因为锰的溶出而会导致寿命不稳定，同时，其能量密度与现在的锂离子充电电 池相比有所降低。因此，他们打算采用镍类正极材料，并正在推进相关的研发工作。镍类正极材料可分为两种，即LiNi0.85Co0.15A10.05O2 和LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，它们产生的热量和耐热温度也不一样。为了提高电池的安全性，汽车制造商及电池生产商在研究正极材料特性的同时，也在使用不同的负极材料、电解液及隔膜反复进行试验，以找到最合适的组合。

在此次的AABC-07上，各厂商就提高锂离子充电电池安全性的新措施发表了多篇演讲(见表1)，并展出了一系列具有高耐热性能的产品。

A123系统公司领先一步

许多公司都选择了采用LiFePO4作为锂离子充电电池的正极材料，虽然其平均电压很低，只有3.5V，能量密度也很低，但在高温下的安全性却非常高，并且价格稳定。因此，厂商对LiFePO4寄予了厚望。

在实际应用方面，美国A123系统公司处于领先地位。在此次的AABC-07上，他们就LiFePO4正极材料的特点及电池单元盼性能进行了两次演讲。A123系统公司从2005年11月就开始向美国电动工具制造商BlackDecker公司提供电池单元。目前，该公司正在开发面向混合动 力车及插入式混合动力车的电池单元。

A123系统公司正在加快向汽车行业扩展业务的步伐，2007年5月，他们收购了生产燃料电池单元及插入式混合动力车电池单元的加拿大Hymotion公司，并在中国建立了面向车载锂离子充电电池的批量生产线。

据介绍，A123系统公司的正极材料利用了在粒径很小的磷酸铁中适