文/國(guó)家輕型電動(dòng)車及電池產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心副主任 黃曉東

一、鋰離子電池在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著能源的日益緊缺和節(jié)能環(huán)保的理念日益深入人心，我國(guó)政府十分重視電動(dòng)交通工具的研究與應(yīng)用。電動(dòng)自行車以其經(jīng)濟(jì)、便捷等特點(diǎn)，發(fā)展十分迅猛，成為普通老百姓出行首選的個(gè)人交通工具。據(jù)中國(guó)自行車協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2013年產(chǎn)量達(dá)3695萬輛，其中鋰電池電動(dòng)自行車231萬輛。全社會(huì)保有量達(dá)2億輛。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池由于性價(jià)比高，是現(xiàn)階段電動(dòng)自行車的主要?jiǎng)恿碓矗?013年占比約為93.7%，鋰離子電池占比約為6.3%，比2012年增長(zhǎng)2個(gè)百分點(diǎn)，2014年鋰電車的占比有望達(dá)到總量的10%。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的進(jìn)一步重視，2011年九部委出重拳聯(lián)合整治鉛酸蓄電池，隨后工信部、環(huán)保部對(duì)鉛酸蓄電池實(shí)施生產(chǎn)準(zhǔn)入管理，為鋰離子電池在電動(dòng)自行車上的廣泛應(yīng)用提供了良好的機(jī)遇。

1. 推廣應(yīng)用的機(jī)遇

——市場(chǎng)需求。鋰離子電池在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用，使得電動(dòng)自行車騎行更輕便、外觀更時(shí)尚，符合城市消費(fèi)者的需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年鋰電車產(chǎn)銷量約150萬輛，2013年231萬輛，2014年預(yù)計(jì)突破300萬輛，近三年年均增長(zhǎng)40%。事實(shí)表明：消費(fèi)者對(duì)鋰電車的需求呈快速上升趨勢(shì)。

——環(huán)境需要。近年來，因兒童血鉛事件和鉛酸蓄電池環(huán)境污染事件的頻發(fā)，環(huán)保部等九部委開展了鉛酸蓄電池行業(yè)的專項(xiàng)整頓，環(huán)保部門展開環(huán)保核查，工信部實(shí)施生產(chǎn)準(zhǔn)入管理。據(jù)近期公布的數(shù)據(jù)，鉛酸蓄電池企業(yè)從整治前的1700余家，銳減至約400家，其中通過環(huán)保核查的約47家，通過準(zhǔn)入的13家。發(fā)展更環(huán)保、比能量更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)的鋰離子電池，符合節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì)。

——行業(yè)重視。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)知名電池企業(yè)均十分重視電動(dòng)自行車用鋰離子電池的研究與生產(chǎn)，星恒、力神、比克等已量產(chǎn)并廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車，天能、超威等鉛酸電池龍頭企業(yè)紛紛加大鋰電池的技術(shù)研發(fā)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。各行業(yè)協(xié)會(huì)、標(biāo)委會(huì)也做了大量的工作。由全國(guó)電動(dòng)自行車分標(biāo)委牽頭起草的《電動(dòng)自行車用鋰離子電池綜合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系》已經(jīng)由工信部發(fā)布，《電動(dòng)自行車用鋰離子電池產(chǎn)品 規(guī)格尺寸》（QB/T4428-2012）已經(jīng)實(shí)施，BMS管理系統(tǒng)、型號(hào)命名與標(biāo)志要求、鋰電池充電器等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正在加緊制定。中國(guó)自行車協(xié)會(huì)會(huì)同中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)成立了動(dòng)力鋰離子電池（電動(dòng)自行車）技術(shù)協(xié)作與推廣應(yīng)用委員會(huì)，大力推動(dòng)鋰離子電池在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用。中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)與天津自行車電動(dòng)車協(xié)會(huì)立足天津，開展了天津地方標(biāo)準(zhǔn)DB12/T246-2012《電動(dòng)自行車用鋰離子蓄電池組和充電器通用技術(shù)條件》的修訂工作，現(xiàn)已發(fā)布實(shí)施。主管部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、生產(chǎn)企業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化組織，都在努力推動(dòng)鋰離子電池在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用。

——政府支持。在國(guó)家大力發(fā)展新能源汽車以及整合鉛酸電池產(chǎn)業(yè)的大背景下，工信部、科技部等部委出臺(tái)發(fā)展規(guī)劃，支持動(dòng)力型鋰電池及其正極材料、隔膜、電解質(zhì)、負(fù)極材料的規(guī)模化生產(chǎn)和創(chuàng)新技術(shù)研究。同時(shí)，鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈向上游延伸到了鋰礦資源，以江西宜春、四川阿壩、青海和西藏等為代表的鋰礦資源豐富的地區(qū)因其具備發(fā)展鋰離子電池產(chǎn)業(yè)得天獨(dú)厚的條件，紛紛提出了適合于自身的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。鋰電池在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用具備較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)可行性，工信部和質(zhì)檢總局結(jié)合電動(dòng)自行車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，專門向國(guó)務(wù)院呈交報(bào)告，提出完善鋰電池標(biāo)準(zhǔn)體系、建立售后和回收體系、給予適當(dāng)補(bǔ)貼等建議，推動(dòng)鋰電池電動(dòng)自行車的發(fā)展。

圖1 2010年國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)分布情況

2. 亟待解決的問題

——性價(jià)比仍需提高。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比較，鋰離子電池具有體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格相對(duì)較貴。因此，鋰離子電池要想逐步取代鉛酸蓄電池，在電動(dòng)自行車上得到大量的應(yīng)用，必須提高性價(jià)比。以36V10Ah電池組為例：鉛酸蓄電池的價(jià)格約為350元，重量為14～15kg，正常使用壽命約1年半左右；而鋰離子電池組的重量為4.2～4.5kg，價(jià)格約為1100元，是鉛酸的3倍，但其使用壽命并未達(dá)到期望的比鉛酸長(zhǎng)3倍。因此，目前消費(fèi)者多數(shù)仍偏向于使用性價(jià)比更好的鉛酸蓄電池。

——安全性亟待解決。鋰離子電池的安全性問題是制約其在電動(dòng)自行車上廣泛應(yīng)用的又一關(guān)鍵因素。從技術(shù)上看，目前鋰離子電池尚未完全解決因過放、過充、過熱、擠壓、針刺、短路等引起的安全問題，導(dǎo)致爆炸、起火事故時(shí)有發(fā)生，影響了消費(fèi)者的信心。影響鋰離子電池安全的因素很多，電池材料的選擇、單體質(zhì)量的穩(wěn)定性、電池內(nèi)電壓一致性、鋰電池電容量一致性、鋰離子電池組裝配工藝的可靠性、鋰電池組焊接的可靠性、鋰離子電池組保護(hù)系統(tǒng)的可靠性等，上述影響安全的問題亟需得到解決。

——核心技術(shù)尚未完全攻克。鋰離子電池主要有正負(fù)極、電解液、隔膜、外殼及相關(guān)保護(hù)裝置等構(gòu)成。而涉及這些主要部件的核心技術(shù)，我們尚未完全掌握。

目前，磷酸鐵鋰及三元系是國(guó)內(nèi)多數(shù)鋰電池企業(yè)首選的正極材料。磷酸鐵鋰兩大核心技術(shù)專利包敷碳、碳熱還原分別歸加拿大、美國(guó)公司所有，同時(shí)磷酸鐵鋰還存在產(chǎn)品一致性、低溫性能、高倍率放電、能量密度、電池制作成本等問題。錳酸鋰研究時(shí)間較長(zhǎng)，是目前較成熟的鋰離子電池正極材料，并且沒有專利的制約。而三元材料是已有材料的改性，更多的是工藝參數(shù)的變化。

電解液號(hào)稱鋰離子電池的“血液”，而六氟磷酸鋰是生產(chǎn)電解液最主要原材料，占電解液成本的50%左右。目前全球范圍內(nèi)只有中國(guó)、日本實(shí)現(xiàn)了六氟磷酸鋰產(chǎn)業(yè)化。由于生產(chǎn)技術(shù)難度非常高，在國(guó)際上主要由關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷。國(guó)內(nèi)只有金光高科有限公司、天津化工設(shè)計(jì)研究院、天津金牛等少數(shù)企業(yè)能生產(chǎn)，但產(chǎn)能較少，品質(zhì)與國(guó)外也存在很大差距。

在隔膜方面，較多廠家仍使用進(jìn)口隔膜，國(guó)產(chǎn)隔離膜相比國(guó)外優(yōu)秀隔離膜的主要區(qū)別在國(guó)產(chǎn)的一致性差，使用國(guó)產(chǎn)隔膜會(huì)導(dǎo)致電池質(zhì)量不穩(wěn)定，無法與國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品媲美。美國(guó)威能公司已開始在國(guó)內(nèi)布局，現(xiàn)已在蘇州成立了兩家公司，只生產(chǎn)電池成品，業(yè)內(nèi)未見技術(shù)輸出計(jì)劃，且其產(chǎn)品基本是用于對(duì)國(guó)外高端客戶的出口，很難對(duì)國(guó)內(nèi)技術(shù)水平帶來較大提升。

二、鋰離子電池在電動(dòng)自行車上推廣應(yīng)用的建議

1. 營(yíng)造發(fā)展氛圍。鋰電池具有體積小、重量輕、環(huán)保、清潔等特點(diǎn)，但目前性價(jià)比上與鉛酸電池相比較缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。作為一種新型動(dòng)力來源，其推廣應(yīng)用還需要加大宣傳發(fā)動(dòng)，營(yíng)造良好的氛圍。緊緊抓住綠色環(huán)保的概念，以公益廣告等形式，讓消費(fèi)者從觀念上自覺選擇綠色環(huán)保交通工具。同時(shí)，選擇合適的消費(fèi)群體，以時(shí)尚、白領(lǐng)等中高層次消費(fèi)者為突破口，擴(kuò)大鋰離子電動(dòng)自行車的保有量。

2. 調(diào)整發(fā)展路徑。鑒于鋰電池目前的技術(shù)水平和性價(jià)比情況，建議首先重視在助力型電動(dòng)自行車上的應(yīng)用，再逐步推廣到純電動(dòng)自行車，為大容量鋰電池的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。積極在一線城市和發(fā)達(dá)地區(qū)培育助力型電動(dòng)自行車的消費(fèi)市場(chǎng)，以高品質(zhì)吸引高端群體，謀求高附加值，占據(jù)高端市場(chǎng)，促進(jìn)電動(dòng)自行車用鋰電池的平穩(wěn)起步和快速發(fā)展。業(yè)內(nèi)捷奧比、美麗行、臺(tái)鈴等品牌已經(jīng)進(jìn)行了有效的探索。

3. 推動(dòng)推廣應(yīng)用。大眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的問題日益關(guān)注，建議政府部門出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)使用綠色能源的電動(dòng)自行車。建議對(duì)生產(chǎn)鋰離子電池電動(dòng)自行車的企業(yè)給予相應(yīng)的稅收優(yōu)惠等鼓勵(lì)政策；參照家電下鄉(xiāng)模式，在一定時(shí)期內(nèi)對(duì)購買鋰電池電動(dòng)自行車的消費(fèi)者給予每人每輛車300～500元的直接補(bǔ)貼。

4. 鼓勵(lì)技術(shù)研究。將鋰電車、鋰離子電池及其原材料生產(chǎn)企業(yè)納入新能源產(chǎn)業(yè)政策支持范圍。特別對(duì)鋰離子電池正極材料、電解液、隔膜、電源管理系統(tǒng)等企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)重點(diǎn)關(guān)注，給予相應(yīng)政策扶持，鼓勵(lì)并幫助其開展核心技術(shù)的研發(fā)，以形成擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)體系。

圖2 電動(dòng)自行車用鋰離子電池產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)圖示

5. 健全標(biāo)準(zhǔn)體系。在《電動(dòng)自行車用鋰離子電池綜合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系》的指導(dǎo)下，綜合考慮原材料、正極材料、電解液、隔膜、電源管理系統(tǒng)、產(chǎn)品的售后回收等環(huán)節(jié)，加快推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

6. 完善監(jiān)管體系。依托現(xiàn)有質(zhì)量監(jiān)督的檢驗(yàn)資源，加大對(duì)國(guó)家輕型電動(dòng)車及電池質(zhì)檢中心等國(guó)家級(jí)檢驗(yàn)中心的支持力度，在服務(wù)廣大生產(chǎn)企業(yè)的同時(shí)，嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)管工作。在行業(yè)內(nèi)開展風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與質(zhì)量比較，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的安全性、成組技術(shù)等突出問題。

7. 完善售后回收體系。當(dāng)前，鋰電池電動(dòng)自行車與鋰電池企業(yè)的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)不健全，從事售后服務(wù)的專業(yè)技術(shù)人員缺乏，私自改裝情況嚴(yán)重，既給消費(fèi)者帶來不便，也造成了安全隱患。同時(shí)，鋰離子電池尚未形成系統(tǒng)性的回收方法和體系。因此，建議培訓(xùn)專業(yè)維修人員，完善鋰離子電池電動(dòng)自行車相關(guān)產(chǎn)品的售后與回收體系，促進(jìn)鋰電池電動(dòng)自行車的有序發(fā)展。