2017年是我國新能源汽車業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一年，全國上下，團結(jié)一心，為實現(xiàn)祖國汽車制造業(yè)“彎道超車”的夢想而奮進。筆者特對2017年國內(nèi)車用動力電池技術(shù)成就進行了盤點，以此向為共和國新能源汽車事業(yè)發(fā)展做出階段性貢獻的科研工作者們致敬！

    新型高安全性隔膜：20－40微米厚度可調(diào)的鋰電池隔膜

    在新型高安全性隔膜方面，2017年2月，“鋰離子動力電池用新型高安全性隔膜研究及應(yīng)用示范”項目通過國家科技部驗收。該項目利用可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮，實現(xiàn)制備20－40微米厚度可調(diào)的鋰電池隔膜，已建成年產(chǎn)30噸可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮鋰離子動力電池隔膜原材生產(chǎn)線和年產(chǎn)100萬平方米可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮鋰離子動力電池隔膜生產(chǎn)線。

    高鎳正極材料：高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh／g

    在高鎳正極材料方面，依托國家重點專項“高比能量動力鋰離子電池開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”在高鎳正極材料上取得突破性進展，解決了高鎳系材料放電比容量低、首效低的技術(shù)難題。

    通過與前驅(qū)體控制結(jié)晶合成技術(shù)、富氧氣氛二次固相合成技術(shù)和配方調(diào)整、包覆技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合，已成功提高Ni2＋氧化成Ni3＋氧化程度，減少材料表面與電解液接觸，降低材料表面殘余Li量，在不提高Ni含量的前提下，將高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh／g，首效≥90％，振實密度≥2．1g／cm3，磁性雜質(zhì)含量≤40ppb，pH≤11．7。目前該項目已經(jīng)建成20噸／月中試生產(chǎn)線。

    高比能量動力電池：300Wh／kg的動力電池技術(shù)取得突破

    2017年我國高比能量動力電池技術(shù)取得重大突破。其中由天津力神電池股份有限公司牽頭承擔(dān)的國家重點專項“高比能量密度鋰離子動力電池開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”取得階段性進展。

    2017年4月，國家科技部網(wǎng)站透露，該項目研究團隊開發(fā)完成了單體能量密度達260Wh／kg的動力電池，相比目前電動汽車普遍使用的動力電池能量密度提升了30％。通過對新型高鎳正極材料、硅碳復(fù)合負(fù)極材料以及新型電解液等高比能量電池關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究和攻關(guān)，團隊成功開發(fā)完成單體能量密度達260Wh／kg的單體電芯，在350次充放電循環(huán)后容量保持率達到83．28％；同時開發(fā)出了單體能量密度達280Wh／kg以及300Wh／kg的動力電池樣品。

    2017年5月，國家科技部網(wǎng)站透露，由合肥國軒高科動力能源有限公司牽頭承擔(dān)的項目“高比能量動力鋰離子電池的研發(fā)與集成應(yīng)用”取得了階段性進展。項目研究團隊開發(fā)完成能量密度達281Wh／kg和302Wh／kg的電池單體樣品。團隊通過電池模型模擬分析，從材料體系匹配和電芯設(shè)計工藝角度對新型正極材料、硅基負(fù)極材料以及高安全電解液等開展了深入研究和技術(shù)攻關(guān)。目前，采用高鎳正極材料匹配硅基負(fù)極材料實現(xiàn)單體電池能量密度達281Wh／kg，1C倍率充放室溫循環(huán)350次容量保持80％；采用富鋰正極材料匹配硅基負(fù)極材料實現(xiàn)單體電池能量密度達302Wh／kg。

    國家鋰離子動力電池工程技術(shù)研究中心通過驗收

    2017年8月，國家鋰離子動力電池工程技術(shù)研究中心通過了國家科技部驗收。

    據(jù)了解，天津力神電池股份有限公司按照國家工程技術(shù)研究中心有關(guān)建設(shè)管理要求，從新能源汽車發(fā)展的國家戰(zhàn)略需求出發(fā)，以促進動力電池產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，重點圍繞鋰離子動力電池先進工藝、工程技術(shù)、新產(chǎn)品和應(yīng)用研究開發(fā)為核心進行組織結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)施組建，先后完成了研發(fā)、測試和服務(wù)等5個平臺的建設(shè)，具備了鋰離子動力電池技術(shù)及工藝裝備的研究和工程化能力。

    此外，在工程中心建設(shè)期間，取得了一批重要成果，開發(fā)了多款鋰離子電池，能量密度達到180－207Wh／kg，循環(huán)壽命超過2000次，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，并實現(xiàn)收入51．37億元，帶動了相關(guān)企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新，產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟效益和社會效益；形成了一支專業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)合理的研發(fā)團隊，承擔(dān)了國家和省部級科技計劃項目23項，獲得授權(quán)專利504件，牽頭和參與制定國際、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13項，獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項，省部級科技進步獎2項；工程中心堅持開放服務(wù)，開展了一系列技術(shù)合作交流、開發(fā)共享活動，組織了多次國內(nèi)外技術(shù)交流和技術(shù)培訓(xùn)，大大促進了行業(yè)的科技進步。

    燃料電池電堆：電堆功率密度2．0kW／L 鉑用量0．33g／kW

    我國車用大功率燃料電池電堆關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，壽命和成本還不能滿足車用市場需求，產(chǎn)業(yè)化和市場化發(fā)展受到制約。

    國內(nèi)重點專項研究團隊在高性能大功率燃料電池電堆項目上，基于具有自主知識產(chǎn)權(quán)、經(jīng)過商業(yè)化應(yīng)用驗證的燃料電池電堆技術(shù)，完成了I型電堆功能樣機的開發(fā)，電堆功率密度超過2．0kW／L，可以在－30℃存儲和－20℃啟動，并經(jīng)過了相當(dāng)于轎車工況5萬公里的耐久性考核，目前電堆耐久性和可靠性驗證仍在持續(xù)進行，該型電堆預(yù)計在2018年可實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

    同時，針對以更高功率密度（3．1kW／L）為目標(biāo)的II電堆開發(fā)工作也取得了明顯進展，電極鉑用量已經(jīng)大幅降至0．33g／kW，并且在無外增濕條件下電極功率密度超過1W／cm2，按計劃，此型電堆將在2021年實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

    世界首列氫燃料電池混合動力有軌電車投入運營

    2017年10月，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的世界首列氫燃料電池／超級電容有軌電車投入商業(yè)運營。

    中車唐山公司在全球首次攻克了燃料電池／超級電容混合動力牽引與控制、大功率燃料電池系統(tǒng)集成與效率優(yōu)化控制、燃料電池／超級電容混合動力能量管理、混合動力100％低地板有軌電車模塊化設(shè)計與系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)，研制的有軌電車完全取消受電弓和接觸網(wǎng)，填補了該領(lǐng)域空白，實現(xiàn)了“零排放”和全程“無網(wǎng)”運行。

    2017年10月26日，項目研制的有軌電車在唐山舉辦的中國工業(yè)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)合大會上首次投入唐胥鐵路載客運營，最高運行時速70公里，一次快速加氫僅需15分鐘。這是全球范圍內(nèi)氫燃料電池有軌電車首次商業(yè)運營，標(biāo)志著我國在新能源軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。