【正文】 前，針對 863 的項目指標要求，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。本課題組借鑒了類似體系的工藝和設(shè)備，并進行了系統(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。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)?；妥詣踊慕ㄔO(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。 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)。這款電池容量高達 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。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行陳化，經(jīng)固液分離、洗滌、干燥得 FePO4 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。 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。 2. 鋰離子動力電 池批量生產(chǎn)工藝 。 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。 成本（元 /Wh） ④ ≤3 ≤2 ≤2 ① 高功率型，其余為高能量型。 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 。（ 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。 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。 隨著人們經(jīng)濟生活的日益頻繁和社交圈的擴大，人們不可能花大量時間 在 充電站或者家 里等待。鋰離子電池隔膜的機械強度、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。 安全性。 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)；研究電池熱管理技術(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。電池總成需具備適應(yīng) 強振、擠壓、翻滾、碰撞等各種極端工況的能力。強調(diào)針對內(nèi)部短路的主動防護設(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。中國科學院北京化學所在干法制備聚丙烯 (PP)多孔膜方面有專利授權(quán)。 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。 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 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。 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。由于 中國是貧油國家， 故石油的 形勢更為嚴峻 。 ： 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。 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。 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到相應(yīng)的指標，并進行產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。對于偽造、篡改科學數(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。 1 申請受理編號： 密級： □ 公開 □ 秘密 □ 機密 □ 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： 申請負責人： 中華人民共和國科學技術(shù)部 2 填 寫 說 明 一、請嚴格按照表中要求填寫各項。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。目標是實現(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、政治、科技、環(huán)保上的重要意義。 6. 研究動力電池負極材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)即負極材料的安全性 、 材料制備工藝技術(shù) 、 規(guī)模生產(chǎn)及成本控制研究等。 4. 動力蓄電池管理系統(tǒng)形成與動力蓄電池配套的產(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)化能力推動混合動力和純電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從國家戰(zhàn)略來看，傳統(tǒng)油煤氣等礦物能源會很快枯竭，二十一世紀后期將無油可用 。鋰離子電池在動力和儲能方面具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力，未來用于電動車輛和儲能的大功率能源器件和材料產(chǎn)業(yè)將有千億元級的市場規(guī)模，國內(nèi)外正在競相開發(fā)中。東芝去年年底也宣布涉足混合動力車等使用的車載電池業(yè)， 20xx年之前投資 200億日元建成量產(chǎn)體制。隨著人民生活水平的提高，對電動自行車和 電動 摩托車的需求會大量增加 。美國 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和授權(quán)。 ? 電池設(shè)計 通過電流分布模型、熱模型、力學模型、電化學模型等確定電池極片結(jié)構(gòu)和極芯設(shè)計。 2. 擬解決的技術(shù)難點 電池單體需滿足安全、密封、耐侯、耐化學、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、抗震、抗沖擊、制造工藝、可裝配、可維護、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、可維護性、低成本等要求。 ② PFMEA，潛在過程失效模式及后果分析，用于分析、識別產(chǎn)品制造和裝配過程的潛在失效模式、后果及原因機理以預(yù)先采取措施防止問題的發(fā)生。鋰離子電池的充電方式主要為恒流恒壓充電，充電電流低、充電時間長，尤其是恒壓充電階段充電效率更低，無法滿足動力蓄電池的使用要求，本課題將就 17 此方面進行深入研究，探求負極充電機理、充電影響因素、關(guān)鍵控制步驟，解決影響快速充電的重要問題。 本課題主要進行原材料篩選及預(yù)處理工藝的研究；進行原材料共混擠出工藝及設(shè)備的研究；進行雙向拉伸、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。 技術(shù)風險分析 。 ，市場上現(xiàn)有多數(shù)動力電池尚不能滿足?，F(xiàn)只有 XPS 可進行表面測試，準備購買新的測試設(shè)備。 ： 1）前驅(qū)體磷酸鐵的合成 過程中 能否使大部分的一次顆粒團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)的合成過程中是否會有其它影響產(chǎn)物純度和磷酸鐵的反應(yīng)產(chǎn)生 。 20 課題預(yù)期達到的目標、主要技術(shù)和經(jīng)濟指標，可獲得的成果、知識產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)情況 1 所示 表 1 容量規(guī)格（ Ah） 20① 50 150 功率密度（ W/kg） ≥ 1800 ≥ 700 ≥ 500 能量密度（ Wh/kg） ≥ 65 ≥ 110 ≥ 110 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（ mΩ ） ≤ ≤ ≤ 單體電壓偏差（ V） ≤ 2 單體容量偏差（％） ≤ 2 使用溫度范圍（ ℃ ） 25－ 60 擱置溫度范圍（ ℃ ） 40－ 80 荷電保持能力 （常溫下擱置 28 天） ≥ 90％ SOC 估算誤差（％） ② ≤ 5 安全性 ④ 通過行標 或規(guī)范要求 電池組 循環(huán)壽命 （萬公 里）②③ 15 可靠性 ② 在環(huán)境相對濕度 100％條件下，動力蓄電池組能夠正常工作； 滿足整車行使 3 萬公里型式試驗的相關(guān)要求。計劃達到的主要技術(shù)和經(jīng)濟指標為：隔膜使用溫度 40℃－ 70℃，孔隙率 40%60%，隔膜厚度 1540μ m，厚度公差 177。 可獲得的成果 1. 高能量型和高功率型電池產(chǎn)品及其開發(fā)經(jīng)驗的積累 。預(yù)計可獲得 2 3 項鋰離子蓄電池高性能負極材料科研成果，并形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化體系。 聚合物共混技術(shù) 。 7. 培養(yǎng)一批在磷酸鐵鋰方面具有自主研發(fā)和測試評價能力的研發(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)和管理的高級材料制備人員。 24 正極材料 以亞鐵鹽、磷酸、氧化劑、氫氧化鈉為原材料，經(jīng)過一系列反應(yīng)產(chǎn)生磷酸鐵沉淀。 20xx 年 ，比亞迪開發(fā)出第一款以磷酸鐵鋰為正極的鋰離子動力電池 Fe Power，從而拉開了鋰離子動力電池商業(yè)化的幃幕。 動力蓄電池管理技術(shù)方面， 20xx 年開始成立電動車項目組開始研究相關(guān)課題，并借鑒了手機電池，自行車電池管理技術(shù)，進行自主研發(fā)。比亞迪制造鋰離子電池設(shè)備具有靈活快速的特點，具有根據(jù)不同電池的需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)成套專用設(shè)備的能力，特別適合動力電池的研發(fā)和生產(chǎn)。因此，本課題對原材料預(yù) 27 處理和共混擠出的工藝、設(shè)備有較高要求。通過前后 20 多臺樣車的試車運行驗證，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 負極材料 1．找到合適的原材料 ； 2．確定具體工藝路線 ； 3．確定材料性能的測試方法，建立測試體系 ； 4．小樣品制備性能達到要求 ； 5．相關(guān)文件的編寫 ； 20xx 年底 高能量型電池（ 50Ah） —— 生產(chǎn)階段 1. 完成產(chǎn)能建設(shè)，達到 25,000 套 /年水平 ； 29 課題的組織和分工（包括課題 依托單位和協(xié)作單位的課題任務(wù)分工，課題 實施的組織措施及其 與重大項目總體目標的關(guān)系等） 課題任務(wù)的分工 鋰離子動力電池的開發(fā)和量產(chǎn)由比亞迪股份有限公司及其所 屬 事業(yè)部內(nèi)部協(xié)調(diào)課題的組織和分工。目前這一領(lǐng)域的市場目前仍然以鎳氫電池、鉛酸電池為主，鋰離子動力電池的應(yīng)用方興未艾。豐田公司預(yù)測，至 20xx 年，在其生產(chǎn)的車型中，有 12%將是混合動力汽車，即產(chǎn)量達到 100 萬輛。由于零排放和高效節(jié)能等優(yōu)勢，今后發(fā)展空間巨大。正如比亞迪汽車總裁王傳福指出，純電動汽車將成為角逐汽車產(chǎn)業(yè)的“核武器”。自 20xx 年以來，先后成功開發(fā)出了三輛福萊爾純電動汽車、 EF3 電動出租車、串聯(lián)式混合動力車 HybridS、四輪邊電機獨立驅(qū)動的電動概念車 ET、 F3e 電動乘用車、 F3DM 雙?；旌蟿恿嚒?F6DM 雙?；旌蟿恿嚭?e6純電動力車。 這些電動車型的開發(fā)和量產(chǎn)將對鋰離子動力電池提出持續(xù)的需求。 而在成本方面， 配 備了比亞迪鋰離子動力電池的新能源汽車僅僅比同等級傳統(tǒng)燃油車整車成本 高出不到 5 萬元 （產(chǎn)量大于 10 萬之后 成本會更低）。該車間配備了大直徑的輥壓機、高精度輥切機、全自動卷繞機、高性能的精密焊接設(shè)備以及全自動電芯裝配機。 另外，公司規(guī)劃中的惠州二期工業(yè)區(qū)內(nèi)， E E5 廠房將作為鋰離子動力電池的主要制造基地，建成后生產(chǎn)能力能達到年產(chǎn) 10,000,000PCS 以上動力電池的生產(chǎn)規(guī)模，可滿足年產(chǎn)量 10 萬套電動車電池的產(chǎn)能需求。 IT 零部件主要產(chǎn)品包括鋰離 子、鎳鎘、鎳氫充電電池， 液晶顯示屏模組，塑膠機構(gòu)件，鎂鋁合金，柔性電路板，攝像頭，馬達。 20xx年銷售額 64 億元，利潤總額 11 億元，納稅總額 億元，為 20xx 年銷售額 億元，利潤總額 億元。由此從根本上為激發(fā)員工的潛能創(chuàng)造了政策環(huán)境。 相關(guān)研究基礎(chǔ)和成果 比亞迪集中 IT 和汽車兩大產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，專門針對電動車研究成立了電動汽車研究所，陸續(xù)掌握了動力電池及其管理系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，電機及其驅(qū)動技術(shù)等電動汽車開發(fā)的核心技術(shù)，而且還擁有了成熟的整車開發(fā)技術(shù)，為 電動汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。并且成為最快銷量突破 10 萬的民族自主品牌，深得市場青