鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究課題申請(qǐng)書

1、 申請(qǐng)受理編號(hào)： 密級(jí)：公開(kāi) 秘密 機(jī)密 絕密 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目課題申請(qǐng)書 技術(shù)領(lǐng)域名稱： 現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域 項(xiàng)目名稱： 節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目課題名稱： 鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究 依托單位： 申請(qǐng)負(fù)責(zé)人： 中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部2008年 6月 19 日填 寫 說(shuō) 明一、請(qǐng)嚴(yán)格按照表中要求填寫各項(xiàng)。二、項(xiàng)目課題只能由法人提出申請(qǐng)，法人是當(dāng)然的課題依托單位，且須指定一名自然人擔(dān)任課題申請(qǐng)負(fù)責(zé)人。課題申請(qǐng)負(fù)責(zé)人在該課題批準(zhǔn)后的實(shí)施過(guò)程中，是該課題的課題組長(zhǎng)。每個(gè)課題申請(qǐng)只能有一個(gè)課題申請(qǐng)負(fù)責(zé)人和一個(gè)依托單位，課題的協(xié)作單位不超過(guò)5家。三、申請(qǐng)書中第一次出現(xiàn)外文

2、名詞時(shí)，要寫清全稱和縮寫，再出現(xiàn)同一詞時(shí)可以使用縮寫。四、組織機(jī)構(gòu)代碼是指課題承擔(dān)單位組織機(jī)構(gòu)代碼證上的標(biāo)識(shí)代碼，它是由全國(guó)組織機(jī)構(gòu)代碼管理中心所賦予的唯一法人標(biāo)識(shí)代碼。五、申請(qǐng)者應(yīng)客觀、真實(shí)地填報(bào)申請(qǐng)材料，尊重他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)，遵守國(guó)家有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)法規(guī)。在申請(qǐng)書中引用他人研究成果時(shí)，必須以腳注或其他方式注明出處，引用目的應(yīng)是介紹、評(píng)論與自己的研究相關(guān)的成果或說(shuō)明與自己的研究相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于偽造、篡改科學(xué)數(shù)據(jù)，抄襲他人著作、論文或者剽竊他人科研成果等科研不端行為，一經(jīng)查實(shí)，將記入信用記錄。六、課題依托單位的管理員用戶需在審核意見(jiàn)中填寫依托單位負(fù)責(zé)人姓名，并經(jīng)征求協(xié)作單位意見(jiàn)后填寫協(xié)作單位負(fù)責(zé)人

3、姓名，提交國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)中心后，即視為審核意見(jiàn)有效。一、基本信息課題名稱鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究行業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)代交通技術(shù)預(yù)計(jì)完成年限2.5課題密級(jí)秘密級(jí)預(yù)期成果類型新技術(shù)、新產(chǎn)品課題申請(qǐng)單位信息單位名稱單位性質(zhì)通訊地址郵政編碼所在地區(qū)單位主管部門聯(lián)系電話組織機(jī)構(gòu)代碼傳真號(hào)碼單位成立時(shí)間電子信箱課題申請(qǐng)負(fù)責(zé)人信息姓名性別出生日期職稱最高學(xué)位從事專業(yè)聯(lián)系電話移動(dòng)電話傳真號(hào)碼電子信箱證件類型證件號(hào)碼協(xié)作單位信息單位名稱單位性質(zhì)課題經(jīng)費(fèi)來(lái)源（萬(wàn)元）總經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)863計(jì)劃資助其它國(guó)家級(jí)資助(包括部門匹配)地方政府匹配銀行貸款自有資金其它資金經(jīng)費(fèi)備注二、課題組主要研究人員情況（本部分字?jǐn)?shù)要求300

4、0字以內(nèi)）序號(hào)姓名性別出生日期職稱職務(wù)專業(yè)累計(jì)為本課題工作時(shí)間（人月）課題組中職務(wù)（組長(zhǎng)、副組長(zhǎng)或成員）在課題中分擔(dān)的任務(wù)所在單位1234567891011121314151617181920212223242526272829參加課題總?cè)藬?shù) 50 其中：高級(jí)職稱 1 人， 中級(jí)別職稱 12 人， 初級(jí)職稱 22 人， 無(wú)職稱 15 人；其中具有：博士學(xué)位 人， 碩士學(xué)位 6 人， 學(xué)士學(xué)位 29 人， 其它 15 人； 合計(jì)：投入 1500 人月22課題組長(zhǎng)、副組長(zhǎng)目前承擔(dān)863計(jì)劃和其它國(guó)家科技計(jì)劃課題情況（請(qǐng)?zhí)顚懴卤?如有未盡事宜應(yīng)進(jìn)行說(shuō)明）姓名承擔(dān)課題名稱課題經(jīng)費(fèi)數(shù)（萬(wàn)元）課題開(kāi)始時(shí)間

5、課題結(jié)束時(shí)間所屬科技計(jì)劃張建華純電動(dòng)汽車極其快速充電系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)19702007年6月2008年12月863計(jì)劃張建華深圳市典型城市工況下電動(dòng)汽車試驗(yàn)運(yùn)行技術(shù)考核研究17872007年6月2009年12月863計(jì)劃其他說(shuō)明事項(xiàng)：2.3課題組長(zhǎng)及課題組主要成員是否曾就相同或類似課題向863計(jì)劃和國(guó)家其它科技計(jì)劃提出申請(qǐng)（如有，請(qǐng)說(shuō)明申請(qǐng)人姓名、申請(qǐng)科技計(jì)劃名稱、申請(qǐng)課題名稱、申請(qǐng)時(shí)間、申請(qǐng)結(jié)果等情況，并說(shuō)明與本課題申請(qǐng)的關(guān)系）無(wú)三、課題情況(本部分字?jǐn)?shù)要求20000字以內(nèi))3.1課題簡(jiǎn)介（簡(jiǎn)要說(shuō)明課題的目的意義、主要研究?jī)?nèi)容、預(yù)期目標(biāo)等。字?jǐn)?shù)要求1500字以內(nèi)）3.1.1 課題的目的意義鋰離子動(dòng)

6、力電池系統(tǒng)，具有能量高、功率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是目前最具產(chǎn)業(yè)化前景的汽車新能源之一。磷酸鐵鋰等新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，又為解決車載動(dòng)力電池安全性和壽命問(wèn)題提供了新方案。加上日趨成熟的電動(dòng)車市場(chǎng)，發(fā)展車載動(dòng)力電池系統(tǒng)及其產(chǎn)業(yè)化正面臨前所未有的良好機(jī)遇。為此，我們要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高能量、高功率、長(zhǎng)壽命、安全可靠、溫度適應(yīng)性強(qiáng)的鋰離子電池，并系統(tǒng)地開(kāi)展產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)工藝、一致性控制與成本控制技術(shù)研究，同時(shí)加強(qiáng)鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電池管理系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)其在經(jīng)濟(jì)、政治、科技、環(huán)保上的重要意義。3.1.2 課題的主要研究?jī)?nèi)容1. 研制開(kāi)

7、發(fā)高能量型和高功率型鋰離子動(dòng)力蓄電池，能量密度水平、功率密度水平和其他各項(xiàng)性能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)，并進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。2. 嚴(yán)格控制原材料的純度和批次穩(wěn)定性，優(yōu)化電池公差設(shè)計(jì)，改善電池制程工藝，研發(fā)高精度制程設(shè)備，采用無(wú)塵、干燥環(huán)境，標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)線提高電池的一致性。3. 推進(jìn)鋰離子動(dòng)力蓄電池規(guī)模生產(chǎn)項(xiàng)目。設(shè)計(jì)并優(yōu)化規(guī)模生產(chǎn)工藝。4. 研究鋰離子動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)技術(shù)。對(duì)動(dòng)力蓄電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，采樣電池電壓、溫度、電流，估算電池組soc（state of charge，荷電狀態(tài)），保證動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全可靠使用。5. 研究磷酸鐵鋰材料的合成路線及方案優(yōu)化、材料顆粒的表面修飾、合成材料的摻雜

8、改性等內(nèi)容，從中優(yōu)選出一個(gè)方案用于量產(chǎn)。6. 研究動(dòng)力電池負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)即負(fù)極材料的安全性、材料制備工藝技術(shù)、規(guī)模生產(chǎn)及成本控制研究等。7. 隔膜原材料的篩選及預(yù)處理工藝的優(yōu)化；共混擠出工藝設(shè)備的研究；雙向拉伸、后處理工藝設(shè)備的研究。8. 研究國(guó)內(nèi)外鋰離子動(dòng)力蓄電池最新的發(fā)展趨勢(shì)，跟蹤收集論文、專利和情報(bào)，挖掘和研究有前景的新材料、新技術(shù)。9. 研究高功率性能和高質(zhì)量比容量的正負(fù)極材料，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的工藝技術(shù)，制備超高功率和超高能量動(dòng)力蓄電池。3.1.3 課題的預(yù)期目標(biāo)1. 開(kāi)發(fā)容量規(guī)格在50ah和150ah左右的高能量型鋰離子動(dòng)力蓄電池，能量密度達(dá)到110 wh/kg，50ah電池內(nèi)阻

9、小于3.0 m，150ah電池內(nèi)阻小于2.5 m。滿足6c(30s)放電和4c(60s)充電要求，使用溫度范圍-2560，擱置溫度范圍-4080，常溫下擱置28天荷電保持能力90，電池組常溫循環(huán)壽命1500次。2. 開(kāi)發(fā)容量規(guī)格在10ah和20ah左右的高功率型鋰離子動(dòng)力蓄電池，達(dá)到或超越科技部提出的各項(xiàng)性能指標(biāo)。3. 2010年建立10萬(wàn)套/年的鋰離子動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)工廠，通過(guò)優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)和品質(zhì)控制，使產(chǎn)品達(dá)到品質(zhì)技術(shù)要求并且降低成本。4. 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)形成與動(dòng)力蓄電池配套的產(chǎn)品線，可滿足磷酸鐵鋰的電池組管理的需要，并形成產(chǎn)業(yè)化能力推動(dòng)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。5.正極材料預(yù)期目

10、標(biāo)：合成磷酸鐵鋰（lifepo4）材料的比容量150mah/g，合成磷酸鐵鋰材料的振實(shí)密度1.0g/cm3，磷酸鐵鋰材料的研發(fā)以能量型為主，倍率性能10c，循環(huán)性能滿足常溫2000次循環(huán)后的容量初始容量的80%，安全性能滿足動(dòng)力蓄電池的要求。通過(guò)簡(jiǎn)化工藝、提高效力、降低能耗等控制手段，達(dá)到降低成本的目的。6. 負(fù)極材料預(yù)期目標(biāo)：比容量330mah/g，振實(shí)密度1.0g/cm3，能量型倍率放電性能10c，功率型放電性能30c，具備10c以上充電接受能力，循環(huán)壽命常溫2000次不低于初始放電容量的80%，安全性能滿足動(dòng)力蓄電池要求，成本降低20%以上。7. 掌握鋰離子蓄電池隔膜生產(chǎn)的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

11、規(guī)模生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。8. 鋰離子動(dòng)力蓄電池產(chǎn)業(yè)通過(guò)ts16949體系認(rèn)證。9.開(kāi)發(fā)新型鋰離子動(dòng)力蓄電池，全面提升電池各項(xiàng)性能。3.2課題主要研究技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，課題主要研究技術(shù)國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)和授權(quán)情況3.2.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)鋰離子電池的興起是由于其本身綜合性能最好，故能在規(guī)?？涨啊l(fā)展速度驚人的便攜式電子設(shè)備儲(chǔ)能器件市場(chǎng)上逐漸取代鎳鎘電池、鎳氫電池而占據(jù)主導(dǎo)地位。從國(guó)家戰(zhàn)略來(lái)看，傳統(tǒng)油煤氣等礦物能源會(huì)很快枯竭，二十一世紀(jì)后期將無(wú)油可用。由于中國(guó)是貧油國(guó)家，故石油的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。鋰離子電池作為一種產(chǎn)業(yè)化的新型二次能源具有戰(zhàn)略性意義，特別是鋰離子電池在電動(dòng)車領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的前

12、景一旦變成現(xiàn)實(shí)，將可取代部分石油。另外，大規(guī)模應(yīng)用鋰離子電池等新型綠色能源將有助于全球環(huán)境問(wèn)題的緩解。在大氣中80%的co2來(lái)自于能源消耗，隨著能源消耗量的增長(zhǎng)，co2釋放量在快速增加，1990年已達(dá)59億噸，到2000年達(dá)84億噸。這種排放已使自然界co2循環(huán)的平衡被打破，是地球氣候變暖及形成溫室效應(yīng)的重要原因，而氣候變暖將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破環(huán)。發(fā)展鋰離子電池順應(yīng)了人類對(duì)環(huán)保的呼聲和社會(huì)和諧發(fā)展的需要。作為軍民兩用的戰(zhàn)略性技術(shù)，鋰離子電池對(duì)發(fā)展it、新能源及環(huán)保等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有重要的作用，同時(shí)可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化軍事裝備、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。鋰離子電池在動(dòng)力和儲(chǔ)能方面具有

13、大規(guī)模應(yīng)用的潛力，未來(lái)用于電動(dòng)車輛和儲(chǔ)能的大功率能源器件和材料產(chǎn)業(yè)將有千億元級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模，國(guó)內(nèi)外正在競(jìng)相開(kāi)發(fā)中。作為電動(dòng)車以及混合動(dòng)力車等新能源車關(guān)鍵部件的車載動(dòng)力電池，正受到跨國(guó)汽車巨頭和各大電池廠商前所未有的關(guān)注。在鋰電池領(lǐng)域市場(chǎng)份額居全球首位的三洋電機(jī)將加強(qiáng)對(duì)車用鋰電池研發(fā)及生產(chǎn)領(lǐng)域的投資，并從2009年開(kāi)始批量生產(chǎn)。目前正聯(lián)手德國(guó)大眾汽車公司開(kāi)發(fā)專門用于混合動(dòng)力車的大容量鋰電池，并準(zhǔn)備在2012年正式投入環(huán)保汽車的使用。豐田汽車公司攜手松下電器公司大幅增產(chǎn)用于混合動(dòng)力車等環(huán)保車型的車載電池。日產(chǎn)和nec將共同耗資200億日元(約合1.94億美元)，在全球首次量產(chǎn)混合動(dòng)力車及電動(dòng)車等環(huán)保

14、型汽車專用的鋰離子電池。新的合資工廠將在2009年初正式投產(chǎn)，初始階段的鋰電池產(chǎn)量將可提供一萬(wàn)輛混合動(dòng)力車或電動(dòng)車使用，未來(lái)的產(chǎn)量將提高五倍。三菱重工計(jì)劃2010年量產(chǎn)面向電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車的鋰離子電池，供給國(guó)內(nèi)外汽車廠家。東芝去年年底也宣布涉足混合動(dòng)力車等使用的車載電池業(yè)，2010年之前投資200億日元建成量產(chǎn)體制。專家預(yù)測(cè)，從現(xiàn)在到2015年，全球市場(chǎng)對(duì)混合動(dòng)力汽車電池的需求將增加三倍，價(jià)值總額達(dá)23億美元，將于2009年首次應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車上的鋰離子電池可能會(huì)占據(jù)整個(gè)電池市場(chǎng)的半壁江山。日美歐汽車大廠預(yù)計(jì)2010年前后將正式在乘用車上搭載鋰離子電池。從日韓電池巨頭與汽車廠商的合作動(dòng)向

15、可知鋰離子動(dòng)力電池時(shí)代將迎來(lái)新一輪的變革。日本iit咨詢公司報(bào)告提供的數(shù)據(jù)分析表明，2008年世界鋰離子電池實(shí)際增長(zhǎng)率將達(dá)18。到2020年，中國(guó)車用動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到數(shù)千億元。報(bào)道數(shù)據(jù)還顯示，近年來(lái)電動(dòng)工具采用鋰離子動(dòng)力電池替代鎘鎳電池呈加快態(tài)勢(shì)，已經(jīng)成為除手機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)外的第三大鋰離子電池應(yīng)用對(duì)象。此外，電動(dòng)自行車和電動(dòng)摩托車是一個(gè)不小的市場(chǎng)，特別是對(duì)我國(guó)尤為重要。隨著人民生活水平的提高，對(duì)電動(dòng)自行車和電動(dòng)摩托車的需求會(huì)大量增加。3.2.2課題研究技術(shù)國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)情況 與本申請(qǐng)課題有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道表明，目前困擾鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題是安全和成本，國(guó)內(nèi)外正在努力研究攻

16、克這兩大技術(shù)難題。若能夠抓住機(jī)遇，經(jīng)過(guò)兩年的努力，大力開(kāi)展能量型和功率型雙向發(fā)展的鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化工作，則對(duì)我國(guó)在電動(dòng)車、筆記本以及電動(dòng)工具領(lǐng)域搶占國(guó)際市場(chǎng)有極大的推動(dòng)作用。磷酸鐵鋰材料的專利雖然大都被國(guó)外的幾家公司申請(qǐng)，但幾家公司之間因?yàn)閷＠麊?wèn)題存在著多起訴訟案件，如：a123公司2006年4月和h-q公司的專利訴訟案、2006年9月和ut大學(xué)的專利訴訟案。valence公司與h-q公司分別在2004年9月和2006年2月存在著專利訴訟。ut大學(xué)有5起和磷酸鐵鋰專利相關(guān)的訴訟案。所以只要國(guó)內(nèi)在基礎(chǔ)研究和知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面進(jìn)行更大的投入，磷酸鐵鋰材料的專利問(wèn)題同樣可以獲得突破。電池隔膜材料方面，

17、日本東燃、旭化成、日東公司以及美國(guó)entek公司在濕法工藝制備鋰離子電池隔膜方面有較大量的專利申請(qǐng)和授權(quán)。美國(guó)celgard和日本宇部公司在干法工藝制備鋰離子電池隔膜方面有較大量的專利申請(qǐng)和授權(quán)。中國(guó)科學(xué)院北京化學(xué)所在干法制備聚丙烯(pp)多孔膜方面有專利授權(quán)。電池負(fù)極材料方面，現(xiàn)有負(fù)極相關(guān)專利石墨方面主要集中在日立、三星、三洋、松下、索尼等公司，國(guó)內(nèi)也有部分單位和個(gè)人擁有相關(guān)專利；無(wú)定形碳方面主要集中在吳羽、索尼等公司，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究還很少。雖然現(xiàn)在有大量的負(fù)極專利，但能同時(shí)獲得低溫充放電、大電流充放電、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高容量等性能的專利還沒(méi)有，這是我們工作的主要突破點(diǎn)。3.3課題主要研究?jī)?nèi)容、擬

18、解決的技術(shù)難點(diǎn)和可能的創(chuàng)新點(diǎn)，及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析（包括技術(shù)障礙、解決途徑及風(fēng)險(xiǎn)因素）3.3.1本課題將主要研究?jī)?nèi)容、擬解決的技術(shù)難點(diǎn)和可能的創(chuàng)新點(diǎn)3.3.1.1 高能量/高功率型車載動(dòng)力蓄電池的開(kāi)發(fā)1.主要研究?jī)?nèi)容Ø 正極設(shè)計(jì) 優(yōu)化正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑的選型和配比，調(diào)整正極片的體密度、孔隙率等，將正極的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性最大化，保證正極的比容量發(fā)揮和優(yōu)異的循環(huán)壽命。Ø 負(fù)極設(shè)計(jì) 以高容量、高性能和低成本為負(fù)極選型導(dǎo)向，以最優(yōu)的配比保證負(fù)極片的均一性、穩(wěn)定性以及良好的電解液浸潤(rùn)性，增強(qiáng)鋰離子在負(fù)極材料的固相擴(kuò)散速度，提高負(fù)極充放電能力。Ø 電解液設(shè)計(jì) 多元溶

19、劑匹配和合理的鋰鹽類型、濃度組成相應(yīng)的電解液體系，達(dá)到良好的離子導(dǎo)電性、高溫高電壓下的穩(wěn)定性，保障正負(fù)極活性物質(zhì)電性能的充分發(fā)揮。Ø 隔膜設(shè)計(jì) 優(yōu)選合適的隔膜材料，著重研究隔膜在制程和長(zhǎng)期使用中物理性能和化學(xué)性能變化，提高在各種濫用條件下的可靠性，滿足電池使用壽命的需求。Ø 電池設(shè)計(jì) 通過(guò)電流分布模型、熱模型、力學(xué)模型、電化學(xué)模型等確定電池極片結(jié)構(gòu)和極芯設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)針對(duì)內(nèi)部短路的主動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)和被動(dòng)安全結(jié)構(gòu)的合理有效利用，提高電池在惡劣使用環(huán)境和濫用條件下的安全性和可靠性。優(yōu)化內(nèi)外部電流分布密度和通導(dǎo)能力，降低電池阻抗和熱量生成。注重空間的有效利用，以達(dá)到更高的能量密度。優(yōu)化極

20、芯的可制造性和可裝配性設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)工藝難度和可能的過(guò)程變差。2.擬解決的技術(shù)難點(diǎn)Ø 高能量密度/高功率密度電池極片和極芯設(shè)計(jì)；Ø 電池低溫下充放電性能提升；Ø 電池大倍率充電性能；Ø 電池自放電；Ø 電池的循環(huán)壽命；Ø 電池的可靠性（密封性，耐候性，連接可靠性等）。3.可能存在的創(chuàng)新點(diǎn)Ø 優(yōu)化的可支持大倍率充放電的電池極片和極芯設(shè)計(jì)；Ø 改良的具有良好可靠性的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；Ø 完善的相關(guān)電池設(shè)計(jì)模型；Ø 適用于車用的新型動(dòng)力電池；Ø 適宜車載動(dòng)力電池生產(chǎn)的簡(jiǎn)單高效的工藝路線。3.3.

21、1.2 車載模組及包體結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)1. 主要研究?jī)?nèi)容研究、開(kāi)發(fā)、優(yōu)化車載動(dòng)力電池的單體電池結(jié)構(gòu)、電池組結(jié)構(gòu)和電池包體結(jié)構(gòu)，單體電池之間的連接方法、電池組之間的連接方法及電池組的固定形式。2. 擬解決的技術(shù)難點(diǎn)電池單體需滿足安全、密封、耐侯、耐化學(xué)、抗震、制造工藝、單位質(zhì)量、低成本的要求；電池組需滿足安全、耐侯、耐化學(xué)、抗震、抗沖擊、制造工藝、可裝配、可維護(hù)、通用、絕緣、密封、單位質(zhì)量、低成本的要求；電池包需滿足安全、絕緣、密封、質(zhì)量、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效性、信息反饋系統(tǒng)可靠性、裝配可靠性、抗震、抗沖擊、可維護(hù)性、低成本等要求。電池總成需具備適應(yīng)強(qiáng)振、擠壓、翻滾、碰撞等各種極端工況的能力。3. 可能

22、存在的創(chuàng)新點(diǎn)電池單體的安全、連接、定位、密封、固定、絕緣、加熱、散熱結(jié)構(gòu)；電池組的布局、密封、防振、安全、可靠性；電池包的安全、連接、定位、密封、固定、絕緣、溫控、信息反饋等。3.3.1.3 規(guī)模生產(chǎn)工藝和品質(zhì)控制體系的開(kāi)發(fā)電池生產(chǎn)規(guī)模直接影響電池的生產(chǎn)成本，其關(guān)鍵影響因素之一就是其生產(chǎn)工藝。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)即考慮產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的可行性，充分優(yōu)化產(chǎn)品參數(shù)；通過(guò)模型仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的可行性、簡(jiǎn)便性、高效性。動(dòng)力電池系統(tǒng)一般是由若干電池串聯(lián)而成，這對(duì)諸如電池一致性等電池相關(guān)特性提出了很高的要求。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和過(guò)程設(shè)計(jì)階段，通過(guò)dfmea、pfmea等工具，充分考慮和識(shí)別電池可

23、能存在的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題；通過(guò)公差分析、仿真模型、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等反復(fù)驗(yàn)證和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)和過(guò)程參數(shù)；建立適用于動(dòng)力電池的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量；建立品質(zhì)數(shù)據(jù)的電子化管理系統(tǒng)和完善的產(chǎn)品追溯體系，保證能快速有效地追溯到每一支電池及其所使用的關(guān)鍵物料。dfmea，潛在設(shè)計(jì)失效模式及后果分析，用于分析、識(shí)別產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潛在失效模式、后果及原因機(jī)理以預(yù)先采取措施防止問(wèn)題的發(fā)生。pfmea，潛在過(guò)程失效模式及后果分析，用于分析、識(shí)別產(chǎn)品制造和裝配過(guò)程的潛在失效模式、后果及原因機(jī)理以預(yù)先采取措施防止問(wèn)題的發(fā)生。3.3.1.4 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容: 單體電池電壓監(jiān)控；單體電池溫度

24、監(jiān)控；電池組電流監(jiān)控；電池組總電壓監(jiān)控；基于單體最值參數(shù)的管理技術(shù)；研究電池?zé)峁芾砑夹g(shù)；研究電池soc計(jì)算技術(shù)；電池及電池管理系統(tǒng)故障自診斷研究；系統(tǒng)安全性、可靠性、電磁兼容性研究。3.3.1.5 鋰離子電池正極材料的開(kāi)發(fā)磷酸鐵前驅(qū)體合成的主要研究?jī)?nèi)容包括：可行性；合成溫度；攪拌速度；ph值控制；固含量；平均滯留時(shí)間，產(chǎn)率（效率）；收率；材料粒度；產(chǎn)物純度；磷鐵比例等。磷酸鐵鋰材料合成的主要研究?jī)?nèi)容包括：材料合成的工藝路線選擇；合成材料的比容量（含質(zhì)量比容量和體積比容量）；合成材料的導(dǎo)電性（含電子導(dǎo)電性能和離子導(dǎo)電性能）；合成材料的密度（含振實(shí)密度和壓實(shí)密度）；合成溫度的選擇；表面修飾；摻雜改

25、性；合成材料的流變性；過(guò)程中微觀分散和一致性；合成過(guò)程的難易程度、安全及環(huán)境問(wèn)題；合成成本問(wèn)題；合成材料的綜合性能等。3.3.1.6 鋰離子電池負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)。負(fù)極材料開(kāi)發(fā)上擬解決的技術(shù)難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： 1、大電流放電性能。目前鋰離子電池負(fù)極的大電流性能尚不能滿足高性能動(dòng)力蓄電池的使用需求，必須采取一些獨(dú)創(chuàng)的摻雜改性或表面改性方法來(lái)提高其大電流充放電性能，使其滿足高性能動(dòng)力蓄電池的使用要求。 2、快速充電能力。鋰離子電池的充電方式主要為恒流恒壓充電，充電電流低、充電時(shí)間長(zhǎng)，尤其是恒壓充電階段充電效率更低，無(wú)法滿足動(dòng)力蓄電池的使用要求，本課題將就此方面進(jìn)行深入研究，探求負(fù)極充電機(jī)理、充電影響

26、因素、關(guān)鍵控制步驟，解決影響快速充電的重要問(wèn)題。 3、安全性。安全性是限制鋰離子動(dòng)力蓄電池實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的重要因素。影響鋰離子動(dòng)力蓄電池安全性的因素有很多，負(fù)極也是其中重要的一個(gè)因素。主要表現(xiàn)在充電過(guò)程尤其是過(guò)充或快速充電過(guò)程中鋰在負(fù)極易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路從而引起安全事故；此外，負(fù)極中含有的雜質(zhì)或電解液中含有的雜質(zhì)也有可能在負(fù)極析出形成枝晶，引起安全事故，因此提高負(fù)極安全性的工作主要是從抑制枝晶方面進(jìn)行。 4、循環(huán)性。負(fù)極是影響鋰離子動(dòng)力蓄電池循環(huán)性的重要因素，在電池循環(huán)過(guò)成中鋰離子在負(fù)極中反復(fù)嵌入脫出，石墨體積反復(fù)變化，導(dǎo)致石墨層間結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，最終剝離破碎導(dǎo)致電池容量下降。3

27、.3.1.7 鋰離子電池隔膜產(chǎn)業(yè)化的開(kāi)發(fā)。本課題主要進(jìn)行原材料篩選及預(yù)處理工藝的研究；進(jìn)行原材料共混擠出工藝及設(shè)備的研究；進(jìn)行雙向拉伸、后處理工藝及設(shè)備的研究.1 原材料篩選及預(yù)處理工藝的研究。鋰離子電池隔膜的機(jī)械強(qiáng)度、閉孔破膜溫度、熱收縮、耐氧化性能、高低溫性能等在很大程度上取決于其原材料的性能。本課題將對(duì)基體樹脂的種類、分子量和分子量分布、熔融指數(shù)、各組分配比等進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)課題要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。本課題還將對(duì)原材料的預(yù)處理工藝進(jìn)行研究，使得后續(xù)混合更加均勻，提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。2 原材料共混擠出工藝及設(shè)備的研究。本課題將從工藝和設(shè)備方面入手，提高原材料混合的均勻性和擠出的穩(wěn)定性

28、：3 雙向拉伸、后處理工藝及設(shè)備的研究。雙向拉伸及后處理是制備鋰離子電池隔膜過(guò)程中最重要的步驟，不僅對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、透氣性、熱收縮等基本性能有很大影響，還決定了隔膜性能、厚度的一致性。本課題將對(duì)雙向拉伸、后處理工藝及設(shè)備進(jìn)行研究。3.3.2技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析1.續(xù)航里程即電池容量一直是困擾電動(dòng)車發(fā)展的技術(shù)障礙。隨著人們經(jīng)濟(jì)生活的日益頻繁和社交圈的擴(kuò)大，人們不可能花大量時(shí)間在充電站或者家里等待。所以續(xù)航里程成了電動(dòng)車及電池最為重要的指標(biāo)之一。目前比亞迪已經(jīng)開(kāi)發(fā)50ah和150ah的高能量型鋰離子動(dòng)力電池。搭載50ah鋰離子動(dòng)力電池的f3dm和f6dm雙?；旌蟿?dòng)力車，單次充電純電動(dòng)模式續(xù)航能力達(dá)到100km

29、以上。e6純電動(dòng)力車搭載容量高達(dá)150ah的鋰離子動(dòng)力電池，單次續(xù)航能力在300km以上，已經(jīng)可以達(dá)到正常使用的需求，公司有信心繼續(xù)提升此項(xiàng)性能。2.電池使用溫度范圍使電動(dòng)車在不同地域的使用受到了限制。公司研發(fā)的動(dòng)力電池，通過(guò)專門開(kāi)發(fā)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，專門對(duì)電池的工作溫度和充電溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，加上一些適宜低溫工作的新材料、新技術(shù)的使用，目前開(kāi)發(fā)的車載鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)可以在最低40的環(huán)境下充放電，解決了電動(dòng)車的使用范圍問(wèn)題。3.使用便捷性對(duì)電動(dòng)汽車電池提出了充電時(shí)間短的需求，市場(chǎng)上現(xiàn)有多數(shù)動(dòng)力電池尚不能滿足。公司研發(fā)的動(dòng)力電池基本上克服了充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，目前，我們的純電動(dòng)汽車電池大約只要

30、充電10分鐘，即可充滿70%，在商業(yè)化的道路上邁出了可喜的一大步。4.成本是目前混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的最大挑戰(zhàn)之一，其中最重要的原因是電池價(jià)格高。比亞迪具有強(qiáng)大的垂直整合能力，可以自行開(kāi)發(fā)鋰離子動(dòng)力電池所需的各種原材料和配套設(shè)備，可以有效的控制和降低原材料和設(shè)備成本。磷酸鐵鋰正極材料的應(yīng)用，相較鈷酸鋰正極，進(jìn)一步降低了材料成本。另外，比亞迪在鋰離子電池方面具有著由來(lái)已久的成本優(yōu)勢(shì)，在與同行業(yè)相比比亞迪一直保持著良好的性價(jià)比。這些優(yōu)勢(shì)為制造高性價(jià)比的鋰離子動(dòng)力電池創(chuàng)造了有利條件。5. 負(fù)極材料開(kāi)發(fā)上結(jié)合預(yù)期工藝路線，存在以下不確定因素：（1）材料表面處理方法很多，機(jī)理不明確?，F(xiàn)只有xps可

31、進(jìn)行表面測(cè)試，準(zhǔn)備購(gòu)買新的測(cè)試設(shè)備。（2）需要耐腐耐壓設(shè)備；（3）現(xiàn)有造粒方式和設(shè)備是否能滿足工藝要求尚不確定；（4）反應(yīng)爐及配套設(shè)備成本比較高。在完善配套設(shè)備的采購(gòu)和建設(shè)后，可以規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)。6.隔膜方面本課題主要涉及聚合物共混技術(shù)和薄膜雙向拉伸技術(shù)。用于本課題聚合物共混的設(shè)備是雙螺桿擠出機(jī)，其廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠加工行業(yè)，屬于比較成熟的機(jī)械產(chǎn)品。在工藝方面，本課題涉及聚合物與大量液態(tài)添加劑的共混，可能會(huì)遇到混合均勻性及擠出壓力穩(wěn)定性等方面的問(wèn)題，但塑料加工行業(yè)內(nèi)有類似的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，再加上課題組成員對(duì)于混合工藝與設(shè)備匹配方面多年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該可以解決共混問(wèn)題。目前，薄膜雙向拉伸技術(shù)已經(jīng)

32、是業(yè)內(nèi)十分成熟的技術(shù)。本課題研究的體系與通常的雙向拉伸聚丙烯、雙向拉伸聚酯有所不同，可能會(huì)存在一些技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，但拉伸工藝條件沒(méi)有太大差異，查閱相關(guān)體系的技術(shù)文獻(xiàn)和專利，也并沒(méi)有對(duì)拉伸工藝提出太苛刻的要求，因此，通過(guò)對(duì)一些工藝參數(shù)的調(diào)整應(yīng)該可以解決拉伸問(wèn)題。7.正極材料方面存在以下技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：1）前驅(qū)體磷酸鐵的合成過(guò)程中能否使大部分的一次顆粒團(tuán)聚成二次顆粒并使二次顆粒的粒徑在25微米以上；產(chǎn)業(yè)化后連續(xù)的合成過(guò)程中是否會(huì)有其它影響產(chǎn)物純度和磷酸鐵的反應(yīng)產(chǎn)生。2）磷酸鐵鋰的合成過(guò)程中，以水取代酒精作分散劑，工藝過(guò)程中的安全及成本問(wèn)題自然可以降低，但是能否解決漿料干燥后的結(jié)塊問(wèn)題；高密度的磷酸鐵鋰材料的比

33、容量、倍率、循環(huán)等性能和低密度材料會(huì)有什么樣的差別。8. 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的安全性、電磁兼容性、soc的計(jì)算及采樣精度也是系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)挑戰(zhàn)。比亞迪通過(guò)自主研發(fā)，通過(guò)多級(jí)安全保護(hù)和對(duì)電池失效及電池管理系統(tǒng)自身失效的自診斷，可以保證電池系統(tǒng)處于一個(gè)安全、良性的工作狀態(tài)。通過(guò)設(shè)備檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，使emc可達(dá)到汽車電器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。soc的計(jì)算通過(guò)精確測(cè)量和結(jié)合大量數(shù)據(jù)分析后的自診斷，可以達(dá)到較高的精度，但由于目前行業(yè)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)，如何測(cè)定soc的精度仍是本項(xiàng)目的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。另外，由于本系統(tǒng)檢測(cè)電流范圍較寬，需要兼顧小電流段及大電流段，整個(gè)量程的精度是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。溫度采樣方面，由于溫

34、度采樣點(diǎn)多，溫度傳感器的精度及成本之間的矛盾也是影響產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要因素。3.4課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)、主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可獲得的成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)情況1.本課題的鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)上應(yīng)達(dá)到的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示表1容量規(guī)格（ah）10、2050150功率密度（w/kg）1800700500能量密度（wh/kg）65110110最大放電倍率30c(20s)6c(30s)5c(30s)最大充電倍率10c(10s)4c(60s)4c(60s)單體電池內(nèi)阻（m）2.03.02.5單體電壓偏差（v）0.02單體容量偏差（）2使用溫度范圍（）-2560擱置溫度范圍（）-4080荷電保持能力（常溫

35、下擱置28天）90soc估算誤差（）5安全性通過(guò)行標(biāo)或規(guī)范要求電池組循環(huán)壽命（萬(wàn)公里）15可靠性在環(huán)境相對(duì)濕度100條件下，動(dòng)力蓄電池組能夠正常工作；滿足整車行使3萬(wàn)公里型式試驗(yàn)的相關(guān)要求。成本（元/wh）322高功率型，其余為高能量型。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)。循環(huán)壽命里程按工況法測(cè)試或等效測(cè)試。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)（不含管理系統(tǒng)）。2.負(fù)極材料計(jì)劃達(dá)到的主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：比容量330mah/g，振實(shí)密度1.0g/cm3，能量型倍率放電性能10c，功率型放電性能30c，具備10c以上充電接受能力，循環(huán)壽命常溫2000次不低于初始放電容量的80%，安全性能滿足動(dòng)力蓄電池要求，成本降低20%以上。本課題完成

36、后每年可提供10萬(wàn)臺(tái)套鋰離子動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)所需高性能負(fù)極，并建成相關(guān)測(cè)試、檢驗(yàn)配套系統(tǒng)。3.研究并掌握鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜的制備技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。計(jì)劃達(dá)到的主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：隔膜使用溫度-4070，孔隙率40%-60%，隔膜厚度15-40m，厚度公差±2m，閉孔溫度135，具有優(yōu)良的透氣性等特性，安全性滿足動(dòng)力蓄電池要求。在達(dá)到上述技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，嚴(yán)格控制、降低鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜的生產(chǎn)成本，預(yù)計(jì)其生產(chǎn)成本較現(xiàn)有鋰離子電池隔膜下降20%以上。4.通過(guò)對(duì)磷酸鐵鋰項(xiàng)目的研發(fā)，使合成的磷酸鐵鋰材料應(yīng)用于車載動(dòng)力電池，并且具有高的質(zhì)量比容量和體積比容量（比容量150g/

37、cm3,振實(shí)密度1.0 g/cm3,壓實(shí)密度2.4g/cm3）；常溫循環(huán)2000次后的容量初始容量的80%；安全性能通過(guò)動(dòng)力電池安全性能測(cè)試；倍率放電性能10c。主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：從原材料開(kāi)始首先合成高密度的磷酸鐵，然后利用磷酸鐵和鋰源、碳原及其它摻雜改性材料一起進(jìn)一步合成磷酸鐵鋰，再經(jīng)簡(jiǎn)化工藝；提高效力；降低能耗等控制手段，達(dá)到降低成本的目的。5.動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)目標(biāo)：電壓檢測(cè)精度0.5，電流檢測(cè)精度0.5，溫度檢測(cè)精度0.5，soc估算精度5%，故障間隔里程不低于30000公里，電磁兼容性符合汽車電器設(shè)備電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，形成2個(gè)以上系列產(chǎn)品。動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)形成與動(dòng)力蓄電池配套的產(chǎn)品線，可

38、滿足磷酸鐵鋰的電池組管理的需要，并形成產(chǎn)業(yè)化能力推動(dòng)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。6. 2010年底前通過(guò)ts16949體系審核和認(rèn)證。3.4.3可獲得的成果1. 高能量型和高功率型電池產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累。2. 鋰離子動(dòng)力電池批量生產(chǎn)工藝。3. 鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)工廠。4. 在動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)上申請(qǐng)一批國(guó)際國(guó)內(nèi)專利。5. 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品。6. 動(dòng)力蓄電池管理生產(chǎn)工藝。7. 動(dòng)力蓄電池管理生產(chǎn)工廠。8. 本課題完成后每年可提供10萬(wàn)臺(tái)套鋰離子動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)所需高性能負(fù)極，并建成相關(guān)測(cè)試、檢驗(yàn)配套系統(tǒng)。預(yù)計(jì)可獲得2 - 3 項(xiàng)鋰離子蓄電池高性能負(fù)極材料科研成果，并形成具有自

39、主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化體系。9. 針對(duì)磷酸鐵鋰材料的合成方法和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)一批專利。10.優(yōu)選出一套適合于生產(chǎn)的合成工藝路線。11.批量生產(chǎn)出高質(zhì)量的磷酸鐵鋰材料，并應(yīng)用于動(dòng)力電池和工具電池。12.建立一套完整的從材料到電池檢測(cè)體系。13.建立年產(chǎn)萬(wàn)噸以上的磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)基地。14.鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜批量生產(chǎn)能力。15.掌握熱致相分離法制備聚烯烴多孔膜的控制技術(shù)。16.掌握聚合物共混技術(shù)。3.4.4知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)1. 造就一支具有自主創(chuàng)新能力的鋰離子動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。2. 培養(yǎng)一批熟悉鋰離子動(dòng)力電池的研發(fā)工程師、設(shè)計(jì)工程師、工藝工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師和項(xiàng)目管理人員。為國(guó)家今后

40、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作充足的技術(shù)儲(chǔ)備及人員儲(chǔ)備。3. 申請(qǐng)一批鋰離子動(dòng)力電池相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)、新技術(shù)應(yīng)用方面的專利。4. 申請(qǐng)一批動(dòng)力蓄電池管理相關(guān)發(fā)明、新技術(shù)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)專利。5. 培養(yǎng)一批熟悉電池管理技術(shù)的研發(fā)工程師、設(shè)計(jì)工程師、測(cè)試工程師及項(xiàng)目管理人員。6. 形成一支具有自主研發(fā)創(chuàng)新能力的電池管理技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。7. 培養(yǎng)一批在磷酸鐵鋰方面具有自主研發(fā)和測(cè)試評(píng)價(jià)能力的研發(fā)、技術(shù)人員8. 培養(yǎng)一批在磷酸鐵鋰方面懂工藝、生產(chǎn)和管理的高級(jí)材料制備人員。9. 在本課題的研究過(guò)程中，可以在原材料配方及預(yù)處理工藝、混合工藝、雙向拉伸及后處理工藝設(shè)備方面申請(qǐng)相應(yīng)專利。通過(guò)本課題的研究，可以培養(yǎng)一批在聚合

41、物共混、薄膜雙向拉伸方面的工藝、設(shè)備工程師。3.5課題擬采取的研究方法，課題技術(shù)路線及其可行性分析3.5.1.2課題擬采取的研究方法本課題將嚴(yán)格按照ts16949體系流程全面推進(jìn)。如圖1所示。制訂詳細(xì)的先期產(chǎn)品質(zhì)量策劃（advanced product quality planning, apqp），制訂apqp各個(gè)階段的控制計(jì)劃，嚴(yán)格按照apqp開(kāi)展工作。在apqp各個(gè)階段完成所必須的各項(xiàng)文件，尤其需要在各個(gè)階段認(rèn)真做好ts16949體系五大手冊(cè)所規(guī)定的工作，如dfmea（design failure mode and effects analysis設(shè)計(jì)失效模式和后果分析）、pfmea（p

42、rocess failure mode and effects analysis過(guò)程失效模式和后果分析）、msa（measurement system analysis測(cè)量系統(tǒng)分析）、spc（statistic process control統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制）和ppap（production part approval process生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序）等。3.5.2 技術(shù)路線3.5.2.1 鋰離子動(dòng)力蓄電池Ø 正負(fù)極材料選型以及配方優(yōu)化；Ø 電解液體系和隔膜材料的選擇；Ø 電池的電性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；Ø 電池包體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3.5.2.2 正極材料以亞鐵鹽、磷酸、

43、氧化劑、氫氧化鈉為原材料，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)產(chǎn)生磷酸鐵沉淀。通過(guò)控制流量調(diào)節(jié)沉淀在反應(yīng)釜內(nèi)的平均滯留時(shí)間，促使沉淀顆粒長(zhǎng)大并溢流至陳化罐進(jìn)行陳化，經(jīng)固液分離、洗滌、干燥得fepo4·2h2o ，再對(duì)含有結(jié)晶水的磷酸鐵進(jìn)行高溫脫水晶化，即得高密度的磷酸鐵。以磷酸鐵、鋰源、碳源和添加劑為主要原材料，采用高溫碳熱還原法，經(jīng)混料、球磨、干燥、在具有氣氛保護(hù)的爐內(nèi)燒結(jié)、氣碎、篩分，即可以得到密度高、性能優(yōu)異的磷酸鐵鋰材料。3.5.2.3 負(fù)極材料本課題將按照apqp流程進(jìn)行相關(guān)工作，重點(diǎn)在于doe、dfmea、pfmea等過(guò)程?？捎糜诓牧蠝y(cè)試的手段包括xps、xrd、sem-eds、icp、tg-

44、dsc等。本課題擬采取兩條工藝路線進(jìn)行研究：1、以碳為主鏈的聚合物為原材料的制備路線，其主要工藝路線為：主原材料+添加劑共混固化造粒表面處理熱解后處理成品2、以石墨為主要原材料對(duì)其進(jìn)行改性的制備路線，其主要工藝路線為：原材料分選球化表面處理?yè)诫s低溫包覆固化熱解除雜以上兩條路線是在參考許多前輩大量工作基礎(chǔ)上提出來(lái)的，國(guó)外按照類似路線1的工藝制備得到的產(chǎn)品容量較高，循環(huán)性能好，但還沒(méi)有解決電極電位過(guò)高，電位滯后以及首次循環(huán)不可逆容量高的問(wèn)題；路線2工藝具有成本低等特點(diǎn)，但要滿足汽車動(dòng)力電池要求的循環(huán)性能和低溫性能還需要繼續(xù)突破，我們將主要按照以上兩條路線進(jìn)行研究，并進(jìn)行改進(jìn)，使材料性能達(dá)到商業(yè)化應(yīng)

45、用水平。3.5.2.4電池隔膜材料本課題采用濕法工藝制備鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜原料預(yù)處理 共混擠出 冷卻 雙向拉伸 后處理1 后處理2 后處理3 收卷 分切3.5.2.5 電池管理系統(tǒng)Ø 電池管理系統(tǒng)安全、可靠性設(shè)計(jì)Ø 電池管理系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)Ø 電池管理系統(tǒng)采樣精度Ø 電池組soc預(yù)測(cè)Ø 電池組熱管理3.5.3可行性分析3.5.3.1深厚的技術(shù)積累早在1998年，比亞迪就憑借充電電池技術(shù)領(lǐng)域的雄厚實(shí)力，開(kāi)始進(jìn)行電動(dòng)汽車用的大容量、高性能動(dòng)力電池的研發(fā)，同時(shí)改裝了一輛電動(dòng)乘用車，作為車用動(dòng)力電池的試驗(yàn)和評(píng)估平臺(tái)，為公司將來(lái)涉足汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域提

46、前作好了準(zhǔn)備。2006年，比亞迪開(kāi)發(fā)出第一款以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子動(dòng)力電池fe power，從而拉開(kāi)了鋰離子動(dòng)力電池商業(yè)化的幃幕。這款電池容量高達(dá)100ah，整包電壓約320v，搭載這款電池的f3e電動(dòng)乘用車單次充電續(xù)駛里程超過(guò)200km。之后又研發(fā)出fa60、fa200等多款不同型號(hào)的動(dòng)力電池用于f3dm/f6dm雙?；旌蟿?dòng)力車和e6純電動(dòng)汽車。鋰離子動(dòng)力電池在這些車型上通過(guò)了數(shù)萬(wàn)公里的路試驗(yàn)證。這些先期的實(shí)驗(yàn)充分證明了鋰離子電池作為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的方案是可行的。2008年3月正式成立了動(dòng)力電池事業(yè)部，專門開(kāi)發(fā)鋰離子動(dòng)力電池，共有研發(fā)人員100多人。在鋰離子動(dòng)力電池的研發(fā)過(guò)程中，先后向中

47、國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)發(fā)明、實(shí)用新型和外觀專利數(shù)百件，其中有不少專利已經(jīng)或正在向國(guó)外申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。由此可見(jiàn)，在動(dòng)力電池產(chǎn)品的研發(fā)能力上，比亞迪有雄厚的技術(shù)積累，完全有能力按時(shí)保質(zhì)保量的完成該課題。動(dòng)力蓄電池管理技術(shù)方面，2002年開(kāi)始成立電動(dòng)車項(xiàng)目組開(kāi)始研究相關(guān)課題，并借鑒了手機(jī)電池，自行車電池管理技術(shù)，進(jìn)行自主研發(fā)。2006年1月成立電動(dòng)汽車研究所，下設(shè)電源系統(tǒng)研究部開(kāi)始，成立專門的項(xiàng)目組，對(duì)鎳氫、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等電池配套開(kāi)發(fā)動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)。2008年1月年正式成立第十四事業(yè)部，下設(shè)電源廠為公司的各種混合動(dòng)力汽車及純電動(dòng)汽車配套提供動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)。比亞迪進(jìn)行負(fù)極的研發(fā)已經(jīng)5年，具

48、有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和測(cè)試中心，在多名研發(fā)工程師以及測(cè)試工程師的努力下，在負(fù)極方面獲得了包括負(fù)極的制備以及評(píng)估方法在內(nèi)的多篇國(guó)家專利。3.5.3.2強(qiáng)大的垂直整合能力比亞迪集中it和汽車兩大產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，在鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上具有強(qiáng)大的垂直整合能力。在鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)件、電池管理系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以自主研發(fā)和生產(chǎn)。比亞迪從1998年開(kāi)始鋰離子電池開(kāi)發(fā)至今，積累了大量鋰離子電池配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。從配料涂布直至電池pack組裝的所有設(shè)備，比亞迪都可自主開(kāi)發(fā)制造。比亞迪制造鋰離子電池設(shè)備具有靈活快速的特點(diǎn)，具有根據(jù)不同電池的需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)成套專用設(shè)備的能力，特別適合動(dòng)力

49、電池的研發(fā)和生產(chǎn)。近年來(lái)，比亞迪又自主開(kāi)發(fā)了鋰離子電池的自動(dòng)化ie產(chǎn)線，為動(dòng)力電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)規(guī)?；妥詣?dòng)化的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)比亞迪汽車開(kāi)發(fā)電動(dòng)車已有6年多經(jīng)驗(yàn)。自2002年以來(lái)，先后成功開(kāi)發(fā)出了三輛福萊爾純電動(dòng)汽車、ef3電動(dòng)出租車、串聯(lián)式混合動(dòng)力車hybrid-s、四輪邊電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)概念車et、f3e電動(dòng)乘用車、f3dm雙?；旌蟿?dòng)力車、f6dm雙?；旌蟿?dòng)力車和e6純電動(dòng)力車。這些車型為鋰離子動(dòng)力電池提供了最佳的驗(yàn)證平臺(tái)，同時(shí)在整車實(shí)驗(yàn)也為鋰離子動(dòng)力電池不斷改進(jìn)提供了最寶貴的數(shù)據(jù)支持。3.5.3.3 先進(jìn)的動(dòng)力電池檢測(cè)能力從比亞迪研發(fā)鋰離子電池至今，始終把電池的品質(zhì)放在第一位，在電池研

50、發(fā)階段和生產(chǎn)階段都投入大量人力和物力進(jìn)行性能和安全相關(guān)方面的測(cè)試。在2005年開(kāi)始就專門成立了以測(cè)試動(dòng)力電池為主的試驗(yàn)室，試驗(yàn)室采用國(guó)內(nèi)和國(guó)外知名度較高的電池性能檢測(cè)設(shè)備、環(huán)境測(cè)試設(shè)備以及可靠性測(cè)試設(shè)備，此外比亞迪積累豐富的設(shè)備開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，能根據(jù)國(guó)際上通用的測(cè)試要求，具備在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)適合各種型號(hào)的動(dòng)力電池，并滿足測(cè)試要求的設(shè)備的能力。3.5.3.4 動(dòng)力蓄電池隔膜開(kāi)發(fā)可行性本課題采用濕法工藝路線制備鋰離子動(dòng)力蓄電池隔膜，此技術(shù)路線主要涉及原料的共混擠出、雙向拉伸、后處理這三個(gè)主要步驟。本課題共混擠出有三方面的特點(diǎn)：第一，共混體系為聚烯烴和大量的液體添加劑，與通常的共混體系有所不同；第二，從最

51、終薄膜性能、外觀一致性考慮，混合要求十分均勻；第三，從薄膜厚度均勻性考慮，擠出機(jī)擠出壓力要求十分穩(wěn)定。因此，本課題對(duì)原材料預(yù)處理和共混擠出的工藝、設(shè)備有較高要求。本課題組借鑒了類似體系的工藝和設(shè)備，并進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并已經(jīng)取得了較大突破，應(yīng)該可以在實(shí)際生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)均勻共混和穩(wěn)定擠出。本課題涉及的雙向拉伸屬于低速、窄幅的雙向拉伸，已經(jīng)十分成熟，從設(shè)備方面，國(guó)內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商就可以提供配套；從工藝方面，雖然本課題涉及體系與通常的聚丙烯、聚酯體系有所不同，但工藝條件差異并不大，通過(guò)一定的工藝調(diào)整，可以確保穩(wěn)定的雙向拉伸。后處理是為了實(shí)現(xiàn)隔膜的特殊性能而在一般雙向拉伸薄膜工藝基礎(chǔ)上增加的步驟，設(shè)備需要專

52、門設(shè)計(jì)、制造，其它行業(yè)有可以借鑒的工藝流程。綜上所述，從工藝、設(shè)備上分析，本課題采取濕法制備鋰離子動(dòng)力電池隔膜是可行的。3.5.3.5 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)比亞迪動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)從2002年開(kāi)發(fā)至今，積累了大量的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。從集中式管理方案（即整個(gè)電池包電池統(tǒng)一管理）到分布式管理方案（即電池包分成若干個(gè)模組，各子系統(tǒng)單獨(dú)管理模組，母系統(tǒng)接收各子系統(tǒng)信息統(tǒng)一管理）都有相當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。先后在ef3電動(dòng)出租車、串聯(lián)式混合動(dòng)力車hybrid-s、四輪邊電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)概念車et、f3e電動(dòng)乘用車、f3dm雙模混合動(dòng)力車、f6dm雙模混合動(dòng)力車和e6純電動(dòng)力車上運(yùn)行。通過(guò)前后20多臺(tái)樣車的試車

53、運(yùn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。目前，針對(duì)863的項(xiàng)目指標(biāo)要求，結(jié)合之前開(kāi)發(fā)集中式管理系統(tǒng)，分布式管理系統(tǒng)及各種動(dòng)力電池的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，比亞迪公司電源廠通過(guò)自主研發(fā)和設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)錳酸鋰、磷酸鐵鋰2種動(dòng)力蓄電池組的管理。此管理系統(tǒng)具有高精度、小體積、低成本的特點(diǎn)，采用智能總線通訊，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)單體，多個(gè)模組的智能管理。3.5.3.6 正極材料可行性分析采用控制結(jié)晶法以亞鐵鹽、磷酸、氧化劑、氫氧化鈉為原材料，通過(guò)控制ph值、溫度、攪拌速度、平均滯留時(shí)間、固含量等摻數(shù)促使沉淀顆粒長(zhǎng)大并溢流至陳化罐進(jìn)行陳化，經(jīng)固液分離、洗滌、干燥得fepo4·2h2o，再對(duì)含有結(jié)晶水的磷酸鐵進(jìn)行高溫脫水晶化，得高密度的磷酸鐵。再以高密度磷酸鐵、鋰源、碳源和添加劑為主要原材料，采用高溫碳熱還原法，經(jīng)混料、球磨、干燥、在具有氣氛保護(hù)的爐內(nèi)燒結(jié)、氣碎、篩分，得到高密度性能優(yōu)異的磷酸鐵鋰材料。所以采用控制結(jié)晶法制備高密度磷酸鐵，用高密度的磷酸