【正文】 分為干法和濕法。 ? 干法拉伸工藝較簡單，且無污染，是鋰離子電池隔膜制備的常用方法，但該工藝存在孔徑及孔隙率較難控制，拉伸比較小只有約 1～ 3，同時低溫拉伸時容易導致隔膜穿孔，產品不能做得很薄。 ? 濕法又稱相分離法或熱致相分離法，用濕法雙向拉伸方法生產的隔膜孔徑范圍處于相微觀界面的尺寸數(shù)量級，比較小而均勻，雙向的拉伸比均可達到 5～ 7，因而隔膜性能呈現(xiàn)各向同性，橫向拉伸強度高，穿刺強度大，正常的工藝流程不會造成穿孔，產品可以做得更薄，使電池能量密度更高。 國內發(fā)展現(xiàn)狀 ? 國內市場上的國產鋰電池用隔膜已經(jīng)漸漸走進鋰電圈，以河南新鄉(xiāng)格瑞恩和中科科技、佛山金輝高科、臺灣高銀等為代表的國內鋰離子電池隔膜廠家迅速成長成來，其產品與進口隔膜相比，價格只有進口隔膜的 1/31/2，采貨周期也相對短些，但國產隔膜的厚度、強度、孔吸率不能得到整體兼顧，且量產批次穩(wěn)定性較差，國內絕大多數(shù)鋰電廠家都選用進口隔膜。因此研究開發(fā)低成本、制作工藝簡單、孔徑尺寸適當、空隙率高、機械強度能滿足要求的微孔聚合物隔膜對于提高電池性能和降低電池成本具有重要的實際意義。如何進一步提高隔膜的各項質量指標，是我國電池業(yè)目前急需解決的問題。 未來隔膜發(fā)展方向 ? 電池隔膜是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發(fā)展的，從體積上看，鋰離子電池正在向著小和大兩個截然相反的方向發(fā)展。在一些小型電子產品中 (如手機、數(shù)碼相機等 )為迎合美觀、便于攜帶的需求，電池廠將電池的電芯做得非常小巧，為追求高能量密度，則需要在有限的空間中容納更多的電極材料，希望隔膜的厚度越薄越好，但又不至于影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等，因此體積更小對隔膜來說是一個挑戰(zhàn)。而與此相反，隨著電動汽車、混合電動汽車等的發(fā)展，在動力電池方面，為了獲得高能量、提供大功率，通常一個電池需要使用幾十甚至上百個電芯進行串聯(lián)。由于鋰電池具有潛在的爆炸危險，隔膜的安全性至關重要，因此隔膜不能做得很薄，同時對技術的要求也越來越高。對于混合電動汽車，其重點是提高高倍率放電性。 ? 未來隔膜新材料主要有：聚合物電解質隔膜、高孔隙率納米纖維隔膜、Separion隔膜。 聚合物電解質隔膜 ? 聚合物鋰離子電池是近年來研究的熱點，由于采用固態(tài) (膠體 )電解質代替液態(tài)電解質，聚合物鋰離子電池不會產生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，其使用的聚合物電解質具有電解質和隔膜的雙重作用。 高孔隙率納米纖維隔膜 ： ? 近年來，納米纖維膜的制備技術受到廣泛關注，而靜電紡絲是最為重要的方法，但在解決單噴頭靜電紡絲的局限、納米絲之間不黏結和薄膜力學性能低等關鍵技術方面有待突破。中科院理化技術研究所在靜電紡絲制備納米纖維鋰離子電池隔膜項目上取得了突破性的進展，目前其正積極與中信國安盟固利公司合作籌備中試，爭取盡快把該成果推向產業(yè)化。 Separion隔膜： ? 在新型鋰離子電池隔膜的研究中，德國德固賽公司結合有機物的柔性和無機物良好熱穩(wěn)定性的特點，生產的商品名為 Separion的隔膜占據(jù)了一定的先機，已批量生產。Separion隔膜熔融溫度可達到 230℃ ，在 200℃ 下不會發(fā)生熱收縮，具有較高的熱穩(wěn)定性，且在充放電過程中，即使有機物底膜發(fā)生熔化，無機涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正／負極短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高電池的安全性。由于隔膜生產屬于“高技術、高資本、周期長”的產業(yè)，所以進入壁壘較高。 國內鋰電池隔膜龍頭企業(yè) ——佛塑股份 ? 佛塑股份子公司金輝高科 —— 佛山市金輝高科光電材料有限公司成立于 2023年 2月 16日，由佛塑股份與比亞迪共同出資 281萬美元組建，目前佛塑股份占 %股權，比亞迪香港有限公司占 %的股權。經(jīng)營范圍包括離子滲透微孔薄膜、功能性聚合物膜片、絕緣薄膜、各種用途半透膜等環(huán)保用有機膜類制品，擁有特種電池用離子滲析微孔薄膜生產能力 1200萬平方米 /年，穩(wěn)居行業(yè)第一。其產品毛利率為 70%， 2023年凈利潤 3828萬元。比亞迪占公司45%的股權也使得其產品銷售渠道更為廣泛和穩(wěn)定。未來兩年有望將產能擴張到 5000萬平方米 /年。 驅動電機及控制系統(tǒng) ? 驅動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件之一，電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電機驅動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成 。 電動機驅動系統(tǒng)的基本框架 電機的種類 新能源汽車驅動電機及控制系統(tǒng) ? 目前應用在新能源汽車上的電機主要有三種：是異步電動機、永磁同步電動機和開關磁阻電動機。異步電機主要應用在純電動汽車 (包括轎車及客車 ),永磁同步電機主要應用在混合動力汽車 (包括轎車及客車 )中 ,開關磁阻電機目前主要應用在客車中。歐美主要以異步交流電機為主，日本以永磁同步電機為主。 直流電機及其控制系統(tǒng) ? 直流電機構成及運行原理 ? 直流電機由定子、轉子、換向器、電刷等組成，定子上有磁極，轉子有繞組，通電后，轉子上也形成磁場（磁極），定子和轉子的磁極之間有一個夾角，在定轉子磁場（ N 極和 S 極之間）的相互吸引下，是電機旋轉。改變電刷的位子，就可以改變定轉子磁極夾角（假設以定子的磁極為夾角起始邊，轉子的磁極為另一邊，由轉子的磁極指向定子的磁極的方向就是電機的旋轉方向）的方向，從而改變電機的旋轉方向。 ? 直流電機特點 ? 直流電機結構簡單，具有優(yōu)良的電磁轉矩控制特性，所以直到 20 世紀 80 年代中期，仍是主要研發(fā)對象。但由于普通直流電機的機械換向結構易產生火花，不宜在多塵、潮濕、易燃易爆環(huán)境中使用，其換向器維護困難，很難向大容量、高速度發(fā)展。此外，電火花產生的電磁干擾，對高度電子化的電動汽車來說將是致命的。隨著電子力子技術和控制理論的發(fā)展，相對于其它驅動系統(tǒng)而言，直流電機在電動汽車中的應用已處于劣勢，目前已逐漸被淘汰 。 ? 直流電機的控制 ? 直流電機控制系統(tǒng)主要由斬波器和中央控制器構成，根據(jù)直流電機輸出轉矩的需要，通過斬波器來控制電機的輸入電壓、電流，來控制和驅動直流電機的運行 。 交流三相感應電機及其控制系統(tǒng) ? 交流三相感應電機構成及運行原理 ? 交流三相感應電機主要由轉子和定子構成，在轉子與定子之前沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。在運行時，定子通過交流電而產生旋轉磁場，旋轉磁場切割轉子中的導體，在轉子導體中產生感應電流轉子的感應電流產生一個新的磁場，兩個磁場相互作用則使轉子轉動。 ? 交流三相感應電機特點 ? 交流三相感應電機結構簡單，可靠性好，使用壽命長，其功率范圍寬，轉速可達到 12023~15000r/min?？刹捎每绽浠蛩涞姆绞剑瑢Νh(huán)境適應性好，并能夠實現(xiàn)再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，質量輕，價格便宜，修護方便。其不足之處在于耗電量較大，轉子容易發(fā)熱，功率因數(shù)較低，并且調速性能相對較差。 交流三相感應電機的控制 ? 由于交流三相感應電機不能直接使用直流電，因此需要逆變裝置進行轉換控制。應用于感應電機的控制技術主要有三種： V/F 控制、轉差頻率控制、矢量控制。 20 世紀 90 年代以前主要使用前兩種控制方式，但是因轉速控制范圍小，轉矩特性不理想，而對于需頻繁起動、加減速的電動車并不適合。近幾年來，交流感應電機幾乎都是采用矢量控制技術 。 永磁同步電機及其控制系統(tǒng) ? 在電機內建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場有兩種方法。一種是在電機繞組內通電流產生磁場，這種方法既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷供給能量以維持電流流動，例如普通的直流電機和同步電機。另一種是由永磁體來產生磁場，這種方法既可簡化電機結構，又可節(jié)約能量。由永磁體產生磁場的電機就是永磁電機。 永磁同步電機構成及運行原理 ? 永磁同步電機是利用永磁體建立勵磁磁場的同步電動機，其定子產生旋轉磁場，轉子用永磁材料制成。同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉換，需要有一個直流磁場而產生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。 永磁同步電機特點 ? 永磁同步電機與其他電機的主要區(qū)別是轉子磁路結構。按照永磁體在轉子位置的不同可分為三種：表面突出式、表面插入式和內置式。其中，內置式永磁同步電機結構靈活、設計自由度大，有望得到高性能，適合用做電動汽車等高效、高密度、寬調速的驅動電機。不足之處是由于電磁結構中轉子勵磁不能隨意改變，導致電機弱磁困難，調速性能不如直流電機。 ? 稀土永磁材料的磁性能優(yōu)異，它經(jīng)過充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場。稀土永磁電機不僅效率高，而且結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕。它既可達到傳統(tǒng)電勵磁電機所無法比擬的高性能 (如高效、高速、高響應速度 )，又可以制成能滿足特定運行要求的特種電機，如電梯曳引電機、汽車專用電機等。稀土永磁電機與電力電子技術和微機控制技術相結合能使電機及傳動系統(tǒng)的性能提高到一個嶄新的水平，從而提高所配套的技術裝備的性能和水平。這是電機行業(yè)調整產業(yè)結構的重要發(fā)展方向。 ? 永磁電機具有效率高、比功率大、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護等優(yōu)點，采用矢量控制的變頻調速系統(tǒng)，可使永磁電動機具有寬廣的調速范圍。 ? ）轉矩、功率密度大、起動力矩大。 2）力能指標好 3）高效節(jié)能 4）結構簡單、可靠性高 永磁同步電機的控制 ? 永磁電機的控制技術與感應電機類似，控制策略上主要集中在提高低速轉矩特性和高速恒功率特性上。目前，永磁同步電機低速時常采用矢量控制，包括氣隙磁場定向、轉子磁鏈定向、定子磁鏈定向等；而在高速運行時，永磁同步電機通常采用弱磁控制。 開關磁阻電機及其控制系統(tǒng) ? 開關磁阻電機構成及運行原理 ? 開關磁阻電機有很多不同的結構形式，各有不同的性能特點。但它的定子和轉子鐵心均由硅鋼片疊壓而成定，轉子沖片均有一齒槽，構成雙凸極結構，依定子和轉子片上齒槽的多少，形成不同的極數(shù)。開關磁阻電機的工作原理遵循“磁阻最小原理” ——磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，因此磁場扭曲而產生磁阻性質的電磁轉矩 。 ? 開關磁阻電機特點 ? 開關磁阻電機具有簡單可靠、在較寬轉速和轉矩范圍內高效運行、控制靈活、可四象運行、響應速度快、成本較低等優(yōu)點。但開關磁阻電機有轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器、系統(tǒng)非線性特性等缺點，所以目前應用還受到限制。 ? 開關磁阻電機的控制 ? 由于開關磁阻電機具有明顯的非線性特性，系統(tǒng)難于建模，一般的線性控制方式不適于開關磁阻電機系統(tǒng)。目前主要利用模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。 各類驅動電機基本性能比較 車用電機的獨特要求與特點 ? 電動汽車用電機驅動系統(tǒng)與其它工業(yè)用電機系統(tǒng)之間的區(qū)別主要是由于： ? 1）受到車輛空間限制和使用環(huán)境的約束； ? 2）來源于電池的電能轉化為機械能需要高效率轉化，這要求電機控制器和電機之間的匹配盡可能完美以最大限度利用電池輸出的能量。 新能源汽車對驅動電機的獨特要求 ? 轉矩、功率密度大 ? 電機工作速域寬 ? 系統(tǒng)效率高 ? 系統(tǒng)適應環(huán)境能力強 ? 電磁兼容性好 ? 性價比高 ? 汽車要求電機驅動系統(tǒng)有更高的性能，體積重量比密度更高等，為滿足以上嚴格甚至苛刻的要求，車用電機驅動系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢基本可以歸納為永磁化、數(shù)字化和集成化。 驅動電機及控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ? 電機永磁化 ? 逆變器數(shù)字化 ? 系統(tǒng)集成化 國內外驅動電機產業(yè)現(xiàn)狀 ? 根據(jù)電動汽車、混合動力車車型的開發(fā)應用年代，日本的產業(yè)水平與市場偏好，成本核算等方面考慮，先采用感應電機，而近幾年來在批量生產的日本電動汽車車型上以采用永磁同步電機為主流。 ? 近年來美、歐開發(fā)的電動汽車多采用交流感應電機。其主要優(yōu)點是價格較低，性能可靠；缺點是起動轉矩小。日本近年來問世的電動汽車與新型混合動力車大多采用永磁電機。其主要優(yōu)點是效率比交流感應電機高，但價格較貴。永磁材料耐熱溫度低于 120℃ ，而開關磁阻電機 (SRM： SwitchedReluctance Motor)結構新型、簡單、起動性能好，無大的沖擊電流，但噪聲大。 驅動電機系統(tǒng)的驅動方式與控制方面 ? 車輛的電機驅動系統(tǒng)的驅動方式可分為集中驅動與車輪獨立驅動。 ? 集中驅動結構簡單，可以沿用內燃機汽車的部分傳動裝置，是目前應用最多的電驅動方式，容易處理電機冷卻、防振以及電磁干擾等問題。但是集中驅動傳動系統(tǒng)復雜、傳動效率低，不能對 ? 兩側驅動輪轉矩進行單獨控制，影響車輛的操縱穩(wěn)定性。 ? 車輪獨立驅動的范例是三菱汽車公司應用開發(fā)的輪轂電機電動汽車，和日產汽車公司開發(fā)的輪轂電 ? 機電動汽車。車輪獨立驅動的優(yōu)點是簡化傳動系統(tǒng)，布置方便；由于每個電機可以單獨控制，能實現(xiàn)車輪驅動力的單獨調節(jié)和施加橫擺力矩控制，容易實現(xiàn)車輛底盤系統(tǒng)的電子控制，改善車輛驅動性能和行駛性能。但輪轂電機驅動系統(tǒng)會使車輪質量過大，對于整車動力性能造成影響，還可能帶來其它問題，如電機散熱、防水、防塵難度大等。 ? 至于電機驅動系統(tǒng)的控制，涉及到電壓波形與調制率控制、矩形波電壓相位控制、直流電流失