《科技创新与品牌》杂志社汽车沙龙

为新能源汽车制造强劲“心脏”


公司董事长黄学超

公司董事长黄学超


        近期,《节能与新能源汽车产业发展规划》讨论稿已陆续下发到国内各大汽车企业,《规划》中指出,2011年至2020年为中国节能与新能源汽车产业发展的规划期,《规划》将纯电动汽车定为主要战略发展方向,并最终实现纯电动汽车、插电式混合动力汽车的产业化。在这一发展过程中,动力电池、电机等被列为重点突破问题。
        作为新能源汽车的“心脏”——动力电池的各种性能,包括安全性、寿命和成本等都影响与制约着新能源汽车的发展与推广。为新能源汽车制造一颗强劲的“心脏”,已成为国内众多动力电池生产商竞相争夺的科研高地,常州华日升凯晟能源科技有限公司就是其中的佼佼者。

        不断追求“‘锂’想动力”

        作为动力锂电池的生产企业,常州华日升凯晟能源科技有限公司一直秉承绿色环保理念,致力于将先进的动力锂电池技术应用到电动汽车上,为新能源电动汽车提供高质量、长寿命、高安全、低成本的动力锂离子电容电池。
        公司总工程师周金平在接受本刊记者采访时谈到:“新能源电动汽车由电池、电机和电控系统三大关键部分组成,其中动力电池是最为关键的一环。研制生产动力的电池公司为解决好这些问题一直在努力,并取得了一定的成绩。”
        几年来,公司在自主研发的基础上,与复旦大学、北京科技大学等国内知名院校均有产学研合作,先后投入4000多万元购置国内外先进设备,从根本上保证了电池产品的高质量;同时公司还专门设立了新品实验室,用于新产品的开发和研制,并建立了一支有高文化素质、高研发效率的科研队伍。有了人才与技术的支撑,加上先进设备的质量保障,公司科技人员不断钻研、锐意创新,成功研制开发出高功率、高能量和高安全性磷酸铁锂锂离子动力电池,产品主要用于电动汽车、电动摩托车等领域。产品采用最新技术的电池优化组合方式,结合了现代控制理论、人工智能技术以及自适应电子控制技术,融入独特的“锂离子动力电池均充保护模块”理念,使其成为智能、高效、安全、长寿的绿色新型动力电源。
        与普通锂离子动力电池相比,该产品全面提高了电池的各项综合性能,有效地提高了整车动力性、安全性和稳定性,具有较高的性能与价格比,并突破了电动汽车锂离子动力电池产业普遍存在的成本高、储能量不足、产品一致性差等技术瓶颈,实现了技术的提升。董事长黄学超说:“产品核心技术已申请专利21项,其中发明专利11项、实用新型专利8项,授权专利6项。这是对我们工作的肯定与认可。”
        作为公司追求的目标,“‘锂’想动力、驰骋天地”的理念已灌输到每一个工作人员的心中。并集合技术优势,不断进行新产品的开发与研制。目前,公司的“车用锂电池(LiFePO4)动力电容电池研发”项目,已列入省科技支撑计划,并正在申报省科技成果转化专项资金。单体、成组电池均已通过北方汽车质量监督检验鉴定试验所检测,所检性能全部达到QC/T 743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》标准规定。样品经多家单位试用反馈性能良好,符合电动汽车要求。该项目技术于2010年5月通过常州市科技局组织的科技成果鉴定。公司还先后通过了ISO9001质量体系认证、ISO14001环境体系认证以及TS16949汽车质量管理体系认证,并正在进行UL、CE等相关认证。

动力锂电池

动力锂电池

公司厂房

公司厂房

        发明专利九大创新点

        “公司的产品在研发之初,就规避了现有其他同行的专利,在保护我们自己的自主知识产权的同时,我们的产品还具备其他同类产品所没有的九大创新点。”谈到公司产品的科技创新点,董事长黄学超难掩自豪之情。
        第一大创新点是采用层叠铆合工艺。据总工程师周金平介绍,动力电池的制造,最佳结构方案应是方形电池。在做方形电池的过程中,以做叠片工艺为最佳。现有工艺有三种:正极制袋式叠片、隔膜往复Z字折叠式、卷绕工艺多极耳式。国内多个厂家都在用这三种工艺中的一种在试制,试制可以,但不能批量生产,因为这三种工艺存在专利保护。而常州华日升凯晟能源科技有限公司采用了一种独创的铆合式层叠工艺,与现有工艺相比,性能更优,成本更低,不仅解决了方形电池的鼓包问题,而且电化学性能、力学机械性能都可以和圆柱电池媲美,并具有特有的散热性能和特低的内阻指标。
        第二大创新点是极片制作采用激光冷光切割方案。公司科研人员在国内率先使用冷光源激光切割极片,切割的极片无机械应力、无毛刺、不掉粉,凡切割边缘侧端粉料与铜箔或铝箔是高温烧结熔合在一起的,无裸露铜箔与裂缝,成品率高、性能好,由于采用冗锡工艺,极片的极耳处不会出现铜箔裸露现象。这一切割方案不仅能保证电池使用寿命,而且解决了动力电池使用中产生的失衡离散性问题。
        第三大创新点是涂布新工艺。解决了动力电池工况倍率而又延长电池使用充放循环寿命问题。
        第四大创新点是极柱、极耳采用冗锡法。一般来说,电池极片极耳与电池极柱的连接方式常规情况下是采用铆接焊接与压接,对于直流电阻无法降低。动力电池的极柱与极片极耳连接处除连接导流电子,输出大电流以外,极柱还要能帮助导热引出壳体外散热。公司采用极片与极柱冗钖工艺法,使极耳与极柱完全成为一个整体,解决了电池散热问题,并使交直流内阻更低,使车辆加速爬坡性能更优。
        第五大创新点是充电放电全均衡法。使电池组能量利用率更高。
        第六大创新点是自行设计研制纸塑复合隔膜。现有无论国产或进口隔膜的孔隙率、透气性、曲折率、收缩率都不能满足大容量、高倍率充放电,导致大容量电池的安全性、可靠性差。公司采用自行设计研发试制而成的纯木浆纸复合隔膜,能较好地满足磷酸铁锂动力电池倍率充放电和满足长寿命充放循环隔膜的持液率的性能要求,提高了充放倍率,适应快速充电,真正意义上实现动力电池循环寿命更长。
        第七大创新点是采用“单体电池容量自修正”工艺。当前成组电池应用单体电池的一致性问题是世界性难题,制造工艺即使把精度控制到1%~2%容量偏差,而在使用过程中无法保证控制,现有技术和生产设备更加无法做到。华日升凯晟公司开创世界性先河,使成组电池容量各单体间偏差在5%以内,使用过程中三个循环即能完全一致,不管动态静态都会“单体电池容量主动修正”,彻底解决成组电池使用过程中一致性均衡问题。
        第八大创新点是采用电芯与外壳一体工艺。安装在电动汽车上的动力电池,要能耐震、防颠、防挤、防撞。常规工艺电池是将做成的电芯塞进壳体内封装,电芯在壳体内随时有可能因为加速与颠簸产生位移,轻则极片位移,重则电池极片极耳与极柱损伤断裂。公司采用电芯与外壳一体工艺,将电芯直接做在壳体上,电芯与壳体自成一体,因此在振幅、加速度、振动频率、压强等条件下都是非常安全的。美国UL1642挤压压强为13KN(压强17.2mpa),而我们在电池试验中通过100mpa都未被损坏。
        第九大创新点是成组电池无需管理系统。充电效率更高,彻底解决了充电均衡中的有功损耗。
        有了这九大创新点,常州华日升凯晟能源科技有限公司的动力电池产品经受住了市场的考验。
        在谈到新能源汽车发展时,常州华日升凯晟能源科技有限公司董事长黄学超说:“国家虽然对新能源汽车产业的发展提供了一些政策扶持,但仍有很多工作需要做。由于国家缺少统一规划和管理,各省区都是独自为战,如果能把资源整合起来,将会大大缩短产品的研发时间,提升产品的质量。同时需加快行业标准的制定,要重视中小企业的发展。”黄学超表示对即将出台的《节能与新能源汽车产业发展规划》充满了期待,他认为这必将会促进中国新能源汽车产业的发展,同样会为自己的企业指明前进的方向。而常州华日升凯晟能源科技有限公司也将会在动力电池的研制与推广上加大力度,为新能源汽车制造一颗颗强劲的“心脏”。