【正文】 ，科研人員、科研投入、科研成果應(yīng)用，以及承擔(dān)國家科技計劃項目 /課題等情況） 經(jīng)濟(jì)技術(shù)實力 比亞迪股份有限公司公司自 1995 年 2 月成立以來，在總裁王傳福的帶領(lǐng)下，全體員工發(fā)揚“質(zhì)量為本、信譽為魂、追求卓著”的企業(yè)精神，開創(chuàng)了中國電池領(lǐng)域的新紀(jì)元。 隔膜工廠 廠房土地： 2 棟 140 30 米廠房，加上相應(yīng)的公用工程，總共占地 萬平方米 . 主要儀器設(shè)備：鋰離子動力蓄電池隔膜生產(chǎn)線 4 條，每條生產(chǎn)線主要包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、雙螺桿擠出機(jī)、熔體計量泵、模頭、鑄片機(jī)、雙向拉伸 機(jī)、后處理設(shè)備、牽引卷取機(jī)等設(shè)備及控制系統(tǒng)。該車間配備了先進(jìn)的精密恒流、恒壓和分選設(shè)備， 34 同時車間配備了恒溫中央空調(diào)系統(tǒng)，保證了電池化成工藝的穩(wěn)定性和一致性。整個車間環(huán)境同樣進(jìn)行了嚴(yán)格的溫濕度和粉塵 控制，整個車間設(shè)計為萬級潔凈車間。該車間配備了全封閉的粉料輸送系統(tǒng)和漿料輸送系統(tǒng)，以及高性能的高速分散機(jī)、攪拌機(jī)、全自動高精密涂布機(jī)。 由此可以看出，比亞迪鋰離子動力電池 及相關(guān) 新能源汽車具有極佳的經(jīng)濟(jì)效益。 配備了鋰離子動力電池的比亞迪 新能源 汽車 （含純電動汽車和混合動力汽車）每百公里耗電 12 度，每度 元計算，每輛車每百公里費用 元。 此外，一些世界 主要汽車制造廠商也多次與我們聯(lián)絡(luò)，尋求鋰離子動力電池方面的合作，長期來看也是潛在的用戶，代表著鋰離子動力電池巨大的國際市場。 e6 純電動力車搭載容量高達(dá) 150Ah 以上的鋰離子動力電池，單次續(xù)航能力在 300km 以上，創(chuàng)造了電動車?yán)m(xù)航能力的世界記錄。這些車型搭載的都是自主開發(fā)的動力電池 。這些將有力地帶動鋰離子動力電池開拓領(lǐng)域的新市場。 純電動汽車的使用唯一能源是動力電池，這將對鋰離子動力電池的性能和可靠性提出了更高的要求，也將帶來前所未有的機(jī)遇。目前，純電動汽車市場的發(fā)展還需健全兩點外部條件：一 .加快公共配套設(shè)施建設(shè) 。 目前國內(nèi)已有部分純電動汽車進(jìn)入試運行階段。 針對這些問題，以磷酸鋰鐵為正極材料的鋰離子動力蓄電池具有循環(huán)壽命高、安全可靠、成本低等一系列優(yōu)勢，可以為混合動力汽車有效的克服不利因素。據(jù) 和 Freedonia 公司預(yù)測，至 20xx 年，全球的混合動力轎車、 SUV 及皮卡的產(chǎn)量分別為 370 萬輛和 450 萬輛。數(shù)據(jù)顯示，從 20xx 年到現(xiàn)在，混合動力車市場增長了 960％以上。 市場現(xiàn)狀和前景 混合動力汽車 在國際油價和環(huán)保政策的雙重推動下，混合動力汽車市場看好，前景廣闊。 定期組織技術(shù)交流和研究會議，評估試驗進(jìn)度。 課題實施的組織 成立課題領(lǐng)導(dǎo)小組。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。 目前，針對 863 的項目指標(biāo)要求，結(jié)合之前開發(fā)集中式管理系統(tǒng)，分布式管理系統(tǒng)及各種動力電池的開發(fā)經(jīng)驗， 比亞迪公司 電源廠通過自主研發(fā)和設(shè)計，可實現(xiàn)對錳酸鋰、磷酸鐵鋰 2 種動力蓄電池組的管理。 動力蓄電池管理系統(tǒng) 比亞迪動力蓄電池管理系統(tǒng)的開發(fā)從 20xx 年開發(fā)至今，積累了大量的開發(fā)經(jīng)驗。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)該可以在實際生產(chǎn)線上實現(xiàn)均勻共混和穩(wěn)定擠出。在 20xx 年開始就專門成立了以測試動力電池為主的試驗室，試驗室采用國內(nèi)和國外知名度較高的電池性能檢測 設(shè)備、環(huán)境測試設(shè)備以及可靠性測試設(shè)備，此外比亞迪積累豐富的設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗，能根據(jù)國際上通用的測試要求，具備在較短時間內(nèi)開發(fā)適合各種型號的動力電池，并滿足測試要求的設(shè)備的能力。近年來，比亞迪又自主開發(fā)了鋰離子電池的自動化 IE 產(chǎn)線，為動力電池生產(chǎn)線實現(xiàn)規(guī)模化和自動化的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗 比亞迪汽車開發(fā)電動車已有 6 年多經(jīng)驗。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)。 20xx 年 1 月成立電動汽車研究所，下設(shè)電源系統(tǒng)研究部開始，成立專門的項目組，對鎳氫、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等電池配套開發(fā)動力蓄電 池管理系統(tǒng)。 20xx 年 3 月正式成立了動力電池事業(yè)部，專門開發(fā)鋰離子動力電 池，共有研發(fā)人員 100多人。這款電池容量高達(dá) 100Ah，整包電壓約 320V，搭載這款電池的 F3e 電動乘用車單次充電續(xù)駛里程超過 200km?？捎糜诓牧蠝y試的手段包括 XPS、 XRD、 SEMEDS、 ICP、 TGDSC 等。通過控制流量調(diào)節(jié)沉淀在反應(yīng)釜內(nèi)的平均滯留時間，促使沉淀顆粒長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 各個階段的控制計劃，嚴(yán)格按照 APQP 開展工作。 9. 在本課題的研究過程中，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)備方面申請相應(yīng)專利。 4. 申請一批動力蓄電池管理相關(guān)發(fā)明、新技術(shù)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)專利。 知識產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng) 1. 造就一支具有自主創(chuàng)新能力的鋰離子動力電池開發(fā)團(tuán)隊。 。 9. 針對磷酸鐵鋰材料的合成方法和產(chǎn)品在國內(nèi)外申請一批專利。 6. 動力蓄電池管理生產(chǎn)工藝 。 2. 鋰離子動力電 池批量生產(chǎn)工藝 。 ：電壓檢測精度 ％，電流檢測精度 ％，溫度檢測精度 ℃， 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 個以上系列產(chǎn)品。 2μ m，閉孔溫度≤ 135℃，具有優(yōu)良的透氣性等特性，安全性滿足動力蓄電池要求。 ：比容量≥ 330mAh/g，振實密度≥，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 20xx 次不低于 初始 放電 容量的 80%，安全性能滿足動力蓄電池要求，成 21 本降低 20%以上。 成本（元 /Wh） ④ ≤3 ≤2 ≤2 ① 高功率型，其余為高能量型。 SOC 的計算通過精確測量和結(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 有統(tǒng)一的測定方法和標(biāo)準(zhǔn)，如何測定 SOC 的精度仍是本項目的一個風(fēng)險。 2）磷酸鐵鋰的合成過程中，以水取代酒精作分散劑，工藝過程 中的安全及成本問題自然可以降低，但是 能 否解決漿料干燥后的結(jié)塊問題 ； 高密度的磷酸鐵鋰材料的比容量、倍率、循環(huán)等性能和低密度材料會有 什么樣 的差別 。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，可能會遇到混合均勻性及擠出壓力穩(wěn)定性等方面的問題，但塑料加工行業(yè)內(nèi)有類似的經(jīng)驗可以借鑒，再加上課題組成員對于混合工藝與設(shè)備匹配方面多年來積累的經(jīng)驗，應(yīng)該可以解 19 決共混問題。（ 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。另外，比亞迪在鋰離子電池方面具有著由來已久的成本優(yōu)勢，在與同行業(yè)相比比亞迪一 直 保持著良好的性價比。 公司研發(fā)的動力電池基本上 克 服了充電時間過長的問題，目前，我們的純電動汽車電池大約只要充電 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。 e6 純電動力車搭載容量高達(dá) 150Ah的鋰離子動力電池，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)提升此項性能。 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間 在 充電站或者家 里等待。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： 3 雙向拉伸、后處理工藝及設(shè)備的研究。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。 循環(huán)性。 安全性。 負(fù)極材料開發(fā)上擬解決的技術(shù)難點有以下幾個方面： 大電流放電性能。 動力電池管理系統(tǒng)的開發(fā) 動力蓄電池管理系統(tǒng)研究內(nèi)容 : 單體電池電壓監(jiān)控；單體電池溫度監(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。 動力電池系統(tǒng)一般是由 若干電池串聯(lián)而成，這對諸如電池一致性等電池相關(guān)特性提出了很高的要求。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。 ? 高能量密度 /高功率密度電池極片和極芯設(shè)計； ? 電池低溫下充放電性能提升； ? 電池大倍率充電性能； 15 ? 電池自放電； ? 電池的循環(huán)壽命； ? 電池的可靠性（密封性，耐候性，連接可靠性等）。強(qiáng)調(diào)針對內(nèi)部短路的主動防護(hù)設(shè)計和被動安全結(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。 ? 負(fù)極設(shè)計 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。中國科學(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)。 UT 大學(xué)有 5 起和磷酸鐵鋰專利相關(guān)的訴訟案。 課題研究技術(shù)國內(nèi)外專 利申請情況 與本申請課題有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域公開文獻(xiàn)報道表明，目前困擾鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化的問題是安全和成本，國內(nèi)外正在努力研究攻克這兩大技術(shù)難題。到 2020 年，中國車用動力電池市場規(guī)模將達(dá)到數(shù)千億元。 專家預(yù)測，從現(xiàn)在到 20xx 年，全球市場對混合動力汽車電池的需求將增加三倍，價值 13 總額達(dá) 23 億美元，將于 20xx 年首次應(yīng)用在混合動力汽車上的鋰離子電池可能會占據(jù)整個電池市場的半壁江山。日產(chǎn)和 NEC 將共同耗資 200 億日元 (約合 億美元 )，在全球首次量產(chǎn)混合動力車及電動車等環(huán)保型汽車專用的鋰離子電池。 作為電動車以及混合動力車等新能源車關(guān) 鍵部件的車載 動力 電池，正受到跨國汽車巨頭和各大電池廠商前所未有的關(guān)注。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，而氣候變暖將對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破環(huán)。由于 中國是貧油國家， 故石油的 形勢更為嚴(yán)峻 。 8. 鋰離子動力蓄電池產(chǎn)業(yè)通過 TS16949 體系認(rèn)證。 ： 合成磷酸鐵鋰 （ LiFePO4） 材料 的比容量≥ 150mAh/g，合成磷酸鐵鋰 材料 的振實密度≥ ，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 20xx次 循環(huán)后的容量≥ 初始 容量 的 80%，安全性能滿足 動力蓄電池 的要求。滿足 6C(30s)放電和 4C(60s)充電要求，使用溫度范圍 25－ 60℃，擱置溫度范圍 40－ 80℃，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。 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。 4. 研究鋰離子動力蓄電池管理系統(tǒng)技術(shù)。 課題的主要研究內(nèi)容 1. 研制開發(fā)高能量型和高功率型鋰離子動力蓄電池，能量密度水平、功率密度水平和其他各項性能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)，并進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。磷酸鐵鋰等新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，又為解決車載動力電池安全性和壽命問題提供了新方案。對于偽造、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，將記入信用記錄。 三、 申請書中第一 次出現(xiàn)外文名詞時，要寫清全稱和縮寫，再出現(xiàn)同一詞時可以使用縮寫。 1 申請受理編號： 密級： □ 公開 □ 秘密 □ 機(jī)密 □ 絕密 國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（ 863 計劃） 項目課題申請書 技術(shù)領(lǐng)域名稱： 現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域 項目名稱： 節(jié)能與新能源汽 車重大項目 課題名稱： 鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究 依托單位： 申請負(fù)責(zé)人： 中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部 2 填 寫 說 明 一、請嚴(yán)格按照表中要求填寫各項。每個課題申請只能有一個課題申請負(fù)責(zé)人和一個依托單位 ，課題的協(xié)作單位不超過 5 家 。在申請書中引用他人研究成果時，必須以腳注或其他方式注明出處，引用目的應(yīng)是介紹、評論與自己的研究相關(guān)的成果或說明與自己的研究相關(guān)的技術(shù)問題。字?jǐn)?shù)要求 1500 字以內(nèi)） 課題的目的意義 鋰離子動力電池系統(tǒng)，具有能量高、功率高、壽命長等特點，是目前最具產(chǎn)業(yè)化前景的汽車新能源之一。目標(biāo)是實現(xiàn) 大規(guī)模 量產(chǎn)，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)其在經(jīng)濟(jì)、政治、科技、環(huán)保上的重要意義。設(shè)計并優(yōu)化規(guī)模生產(chǎn)工藝。 6. 研究動力電池負(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。 課題的預(yù)期