【正文】 臨的技術瓶頸，為電動汽車的廣泛應用提供高性能、低成本的動力源，使電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展不再負重前行。如何把鋰離子電池容量和體積做大的同時又能夠使電池電化學性能和安全性能得到保障，一直是制約動力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸，同時一直制約著電動車工業(yè)發(fā)展。動力型鋰離子電池諸如此類的問題一直是人們關注的焦點和國內外研究的熱點。目前中小容量鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)非常成功。所以如何解決鋰離子動力電池的安全性問題已經(jīng)成為困擾其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的根本性問題。續(xù)駛里程短是困擾動力電池在電動車上廣泛應用的一大難題。比起傳統(tǒng)燃油汽車而言電動汽車的較短續(xù)駛里程成為其致命的弱點。能否有效提高蓄電池容量已經(jīng)成為其在電動車領域能否獲得廣泛應用的制約因素。普通蓄電池充放電次數(shù)僅為300～400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數(shù)也不過700～900次，按每年充放電200次計算，一個蓄電池的壽命最多為4年，與燃油汽車的壽命相比太短。鎳鎘電池加速動力足、壽命較長。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長的續(xù)駛里程。且其活性物質具有強腐化性并易爆炸。成熟電池的壽命都相對較短。（4）電池質量和尺寸制約。如果電動汽車自身裝備質量大，就會影響加速性能和最大車速的提高。當把這么大體積的電池用于家庭轎車上時，就必然要擠占轎車的行李廂空間。（5）電池價格昂貴。電動汽車蓄電池的價格約為100美元/kwh，甚至有的高達350美元/kwh，成本太高，用戶難以承受。目前使用的動力電池主要為鉛酸動力電池、鎳氫電池、鎳鎘電池。另外在其廢棄后若處理不當，仍將對環(huán)境造成二次污染。因而，如何解決動力電池安全性問題、容量問題、壽命問題、電池尺寸和重量問題、電池的成本問題和環(huán)保問題成為動力鋰電池商品化的關鍵。目前國內外研究的磷酸鐵鋰動力電池主要是液態(tài)鋰離子電池。以Valence公司為例，近期開發(fā)了NCharge、VLNC2590、UCharge及Kcharge四個系列，其中后二個系列為動力電池，、40～130Ah電池組，～、48～92Ah電池組，～101Wh/kg、能量密度在130～145Wh/L，除了優(yōu)良的安全性外，可在20℃～60℃放電，及40℃～60℃儲存。國內咸陽威力克能源有限公司，廣州市鵬輝電池有限公司，天津力神、東莞ATL、臺灣必翔等都成功地開發(fā)了一些小型的鋰離子動力電池，但是大容量高功率磷酸鐵鋰動力電池的工藝開發(fā)還未成功。如2004年10月由深圳某公司生產(chǎn)的TSLP8581A（100AH）電池按照14個單體串聯(lián)一組，48V/100Ah電池組供應給韓國一電動車研發(fā)公司，在一次充電時電池組發(fā)生燃燒。目前已經(jīng)完成了磷酸鐵鋰材料的先期合成工作與68Ah電池的開發(fā)工作。聚合物磷酸鐵鋰動力電池制作工藝技術的開發(fā)在整個項目過程中最為重要。（三）項目的產(chǎn)業(yè)化前景分析伴隨著世界性燃料儲量日益減少的危機，以及環(huán)境污染的日益嚴重，盡快發(fā)展以蓄電池為主要動力源的交通工具顯得迫在眉睫。鋰動力電池的產(chǎn)生，為使用大功率大能量的驅動設備提供了新的憧憬。鋰動力電池現(xiàn)在已具備廣泛進入市場的能力，這種電池的優(yōu)點是體積小，比能量大，其可做為一種輕便可移動式的動力電源走向市場?！　¤b于中國國情的客觀因素，電動自行車，這種介于機動車和非機動車之間的代步工具，更突出了它諸多的優(yōu)點和實用性。未來我國大中城市電動自行車將逐步替代自行車成為主要的交通工具之一，國內市場年產(chǎn)銷量將維持在800萬輛左右，2010年全社會電動自行車保有量將突破3000萬輛。由于所有的傳統(tǒng)二次電池都不能滿足于自行車那種輕巧靈便的需要，電機生產(chǎn)廠商最后都把目光盯住了鋰動力電池。在電驅動自行車現(xiàn)在已經(jīng)形成了市場的基礎上，電動摩托車市場規(guī)模也在不遠的將來逐漸形成。但始終因為電池問題，最主要的是續(xù)駛里程和速度達不到理想的指標而嘆惜。只能跑40~45km，最高時速也只有40~50km。這種局面無疑給鋰動力電池的未來市場創(chuàng)造了無限的商機，其市場輝煌的前景是無法估量的。電動小轎車是城市綠色環(huán)保交通工具的亮點，全世界現(xiàn)在運行著近5億輛轎車，其尾氣污染是造成大氣污染的很重要的原因。一輛電動轎車需50~100支的鋰動力電池，電動轎車產(chǎn)業(yè)化以后，需要多少只電池滿足市場的需求，現(xiàn)在還是個未知數(shù)，但可以樂觀估計其市場份額將十分可觀?，F(xiàn)代轎車注重車載電子系統(tǒng)的現(xiàn)代化，現(xiàn)代化的車載電子系統(tǒng)，無一例外地需要電源。另外鉛酸電池有二次污染環(huán)境。綜上所述，鋰動力電池以其本身的優(yōu)越性，具有強大的市場優(yōu)勢，在市場的角逐中，必然要戰(zhàn)勝傳統(tǒng)的蓄電池，并徹底將其淘汰出局，這是必然的歷史規(guī)律。RoHS規(guī)定電子電器各項產(chǎn)品的制造，不可使用含有鉛等特定有害物質。鉛酸電池雖未被禁止使用，但使用超過百年的鉛酸電池，在環(huán)保日益成為社會發(fā)展主導潮流的今天，將面臨退出歷史舞臺的命運。另外鈷酸鋰中含有污染元素鈷，所以其基本上不具備制備大容量高功率動力電池的可能性。另外磷酸鐵鋰動力電池中所含的元素在自然界非常豐富，所以磷酸鐵鋰材料自身的制備成本有很大的可降空間，其放電電壓平臺高、能量密度大、價格比壽命高的特點將進一步得到提升。日前財政部、科技部決定在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作。這表明國家在推動電動汽車發(fā)展上的極大決心，為此我們有理由相信該項目產(chǎn)品在未來市場上具有巨大的市場份額，市場前景十分樂觀。二、研究開發(fā)內容、方法、技術路線（一）主要研究內容本項目研究開發(fā)內容為大容量高功率聚合物LiFePO4動力電池的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，是本課題組從制備高性能磷酸鐵鋰正極材料向大容量高功率應用型動力電池的跨越，目的是開發(fā)4060 Ah電動汽車用大容量高功率聚合物LiFePO4動力電池。（二）擬解決的關鍵技術擬解決的技術難點： （1） 開發(fā)新型容量為4060 Ah電動汽車用大容量高功率聚合物LiFePO4動力電池體系。（3） 研究適合于所開發(fā)的聚合物LiFePO4動力電池的正極配方、漿料的制備工藝和涂布技術。（6） 篩選與大容量高功率LiFePO4聚合物動力電池相匹配的負極、隔膜、電解液以及相關的最佳工藝條件。（2）電池規(guī)格和結構設計：根據(jù)電池容量以及預期達到的目標設置電池的型號、電極工藝、電池內部結構、電池正極、負極、隔膜、電解液、極耳、鋁塑膜等相關工藝參數(shù)，特別是正極配方、漿料的制備工藝和涂布技術。研發(fā)過程中購置的新設備。（5）實驗研發(fā)：根據(jù)電池規(guī)格和各個組成部分的制備工藝參數(shù)以及所選取的原材料進行初期實驗。（6）初期實驗結果分析總結：評價初期實驗結果，發(fā)現(xiàn)初期實驗結果和預期目標之間的差距，分析電池結構、原材料匹配性以及電池制備工藝對電池性能的影響，從而找出主要影響因素并進行調整和變革，再進行實驗，直到達到預期目標。按預期目標對小試產(chǎn)品進行性能測試，同時對測試結果進行分析總結。建立研究技術及電池生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫，明確各種因素對電池性能產(chǎn)生的影響。對中試產(chǎn)品性能進行檢測，分析各種因素對產(chǎn)品性能所產(chǎn)生的影響，建立產(chǎn)品制造技術和工藝標準數(shù)據(jù)庫。（9）產(chǎn)業(yè)化：產(chǎn)業(yè)化是本項目開發(fā)的根本目的，在中試產(chǎn)品符合預期目標的基礎上進行。若產(chǎn)品性能和目標性能不吻合，則根據(jù)已有數(shù)據(jù)庫和已有的聚合物鋰離子電池生產(chǎn)工藝對工藝或者設備重新修訂和選擇，直至產(chǎn)品性能達到 目標性能為止。（10）標準制定：根據(jù)研究、小試、中試、產(chǎn)業(yè)化實施積累的數(shù)據(jù)進行聚合物動力型鋰離子電池制造技術標準制定。（四）項目的特色和創(chuàng)新突破點（1） 首次把 LiFePO4 應用于聚合物動力電池體系中實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。 （3）把新型大容量高功率LiFePO4聚合物動力電池應用于電動車體系，可以解決電動車起步難，上坡慢的問題。（五）項目完成后預期實現(xiàn)的技術、經(jīng)濟指標及社會和經(jīng)濟效益，對產(chǎn)業(yè)的帶動和提升作用（1）預期達到的技術目標：（1）新型容量為4060 Ah LiFePO4聚合物動力電池常溫10C放電容量大于1C放電容量的90%，電池循環(huán)壽命≥2000次，其中容量保持80%以上。（3）電池安全性：單節(jié)電池過充電壓3C/10V不燃燒；穿刺不燃燒；短路不燃燒；150℃/20min 熱沖擊不燃燒。（5）4060 Ah電池功率密度大于700W/Kg,能量密度大于110Wh/Kg。項目完成后形成年產(chǎn)能大于3000萬Ah，則年產(chǎn)量為：60萬只（工作日按一年300天計算），則日產(chǎn)量為2000只，每只電池成本：，每只預計售價450元人民幣。（1）銷售收入則全年銷售收入：60450＝27000（萬元）。3）車間維修費：，；4）工資福利費：實行按只計酬，（含勞動保險費、福利費等）。以450元/只（50Ah），則平均單位價格為：9元/Ah。由于項目產(chǎn)品銷售單價為9元/Ah＜,故可知項目實施經(jīng)濟指標能夠滿足項目立項要求。（3）社會效益/產(chǎn)業(yè)帶動提升作用分析：電動汽車用高性能動力電池作為電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關鍵性制約因素，其技術性能指標的穩(wěn)定實現(xiàn)，技術瓶頸的有效解決，將有效提高電動汽車整車性能，有效降低電動汽車制造成本，從而是電動汽車的產(chǎn)業(yè)化之路創(chuàng)造有力條件。（1）本項目實施將為電動汽車產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展提供支撐。本項目實施在于開發(fā)4060Ah的LiFePO4動力電池將就動力性能及成品成本兩面如何解決目前電動汽車發(fā)展中面臨的問題。由此我們不難推斷項目的實施對于電動汽車產(chǎn)業(yè)的重大意義，是對當前“國家振興汽車產(chǎn)業(yè)政策”的有力響應。從社會方面來看，目前，普遍使用的動力電池是鉛酸電池、鎳鎘電池，由于鉛、鎘有毒，會對環(huán)境造成極大的污染，所以開發(fā)價格便宜、對環(huán)境友好的LiFePO4電池并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化投向市場，不僅可以保護有限寶貴的礦藏資源，還可以減小環(huán)境污染，改善人類生存環(huán)境的質量。汽車尾氣也成為城市污染的公害，發(fā)展電動汽車是減少我省的城市污染的重要途徑之一。（3）促進電池行業(yè)技術升級和增強項目承擔企業(yè)的市場競爭能力。從項目承擔單位來說，本項目的開展將會培養(yǎng)大批的技術人才，直接增強公司的技術力量。（4）帶動相關行業(yè)的發(fā)展，促進珠三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)升級。本項目利用價格較便宜、性能優(yōu)良的LiFePO4，開發(fā)和生產(chǎn)動力型鋰離子電池，其在與傳統(tǒng)的鋰離子動力電池相比較具有無可比擬的優(yōu)勢。本項目的開展及成功實施對于解決目前珠三角地區(qū)動力電池市場面臨的問題及相關行業(yè)發(fā)展面臨的意義深遠，將帶動整個地區(qū)行業(yè)的升級。我國是電池生產(chǎn)大國，但是卻不是電池強國，目前我國電池出口中高端產(chǎn)品所占比重仍低于中低端產(chǎn)品比重。該項目實施完成后將會極大地促進電池出口的技術含量，改變目前出口中以中低端產(chǎn)品為主的態(tài)勢，將會在動力電池市場占據(jù)高端，贏得國際動力電池市場的主動權。（6）增加地方稅收、增加就業(yè)機會。這必將增加地方的稅收收入，促進地方財政力量的增強。三、產(chǎn)學研合作優(yōu)勢分析（包括工作基礎、合作優(yōu)勢分析等）（一）承擔單位概況(人員、資產(chǎn)、業(yè)務與管理狀況)東莞市邁科科技有限公司創(chuàng)建于1999年10月，是集能源、電子生產(chǎn)、科研為一體的大型民營高科技企業(yè), 擁有一家控股子公司（東莞市邁科新能源有限公司）。在天津大學技術和唐致遠教授的支持下，邁科成立了：廣東省二次電池智能控制技術研究開發(fā)工程技術中心、廣東省綠色電源研究開發(fā)中心（院）、省級企業(yè)技術中心、博士后科研工作站等。目前技術中心博士、碩士、具有本科學歷的技術人員是公司技術團隊的中堅力量。先后承接了含3項產(chǎn)學研合作項目在內的省市科研項目十余項，并取得良好效果。經(jīng)過近多年的發(fā)展，公司現(xiàn)已具備日產(chǎn)140萬只充電電池的生產(chǎn)能力，屬國內規(guī)模最大的二次電池制造商之一。作為中國最大、最優(yōu)秀的電池制造商之一，我們的目標是：做中國電池行業(yè)的領頭羊，成為世界鋰離子電池的重要供應基地之一；目前鋰離子電池鎳氫電池被評為 “廣東省名牌”產(chǎn)品，注冊商標被評為“廣東省著名商標”。公司下設企業(yè)技術中心、財務部、市場部、采購部、人力資源部、客服部、信息中心、生產(chǎn)事業(yè)部（鋰電事業(yè)部、鎳電事業(yè)部）。公司采用垂直管理體系，在只能劃分上清晰明確，事務有專人負責，事務處理快速簡潔，可以提高工作效率，節(jié)約了辦公成本。公司這種管理體制增強力公司的管理效果，強化了公司經(jīng)營事務的處理，有力的增強了公司的競爭能力，在激烈的市場競爭中公司保持了優(yōu)勢。邁科先后被各級政府授予“全國質量效益型企業(yè)”、“高新技術企業(yè)”、“廣東省民營科技企業(yè)”、“東莞市民營科技企業(yè)”、“東莞市50強民營企業(yè)”、“東莞市裝備制造業(yè)重點企業(yè)”、“東莞市工業(yè)龍頭企業(yè)”、“重合同守信用企業(yè)”、“東莞市專利試點企業(yè)”等榮譽稱號。我公司引進的美國愛太科公司的“高能安全聚合物鋰離子電池”專利技術，從高起點迅速使我公司形成大規(guī)模生產(chǎn)各種聚合物鋰離子電池的能力，從藍牙耳機的微型電池、筆記本電腦用的中型電池到大型電池，產(chǎn)品覆蓋十多個系列200多個品種，滿足更高端的市場需求，也為邁科進一步的發(fā)展提供了有力的平臺。良好的產(chǎn)業(yè)基礎成為了我公司開展電動汽車用電池的良好憑借和基礎。磷酸鐵鋰作為新一代鋰離子電池尤其是動力電池用正極材料，其開發(fā)成功與否是鋰離子動力電池研制的關鍵所在。本項目在公司成功研制出電化學性能優(yōu)良的磷酸鐵鋰的基礎上，對制備的工藝條件、材料的性能測試與表征、 中試及產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)工藝與設備等方面進行研究開發(fā)。電動汽車用高性能磷酸鐵鋰動力電池研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目的研究工作自2007年在前期工作的基礎上開始，截止目前項目進展順利已經(jīng)取得了良好階段性成果，項目實施以申請發(fā)明專利2項，實用新型專利1項，目前開發(fā)的電池容量達到9Ah時性能良好，各個性能指標均達到預期設定值。（2）科研裝備條件邁科具有良好的研發(fā)平臺，各種研發(fā)設備齊全；天津大學為國內電化學研究領域實力一流的高校，各種高精尖設備一應俱全； 目前邁科擁有300余平方米的中心實驗室及相關試驗開發(fā)設備供本項目使用，主要有: 美國PCTI4750電化學工作站、PCBT13832D充放電測試儀、BS9300二次電池性能檢測裝置、FZS44B振實密度測定儀、2KX3手套箱等。另外，天津大學還建有1億多元固定資產(chǎn)的分析測試中心，擁有各類大型分析測試儀器可供我們使用。正是基于這樣的背景我公司自2004年就與天津大學開始產(chǎn)學研合作的歷程。天津大學應用化學專業(yè)（電化學專業(yè)方向）在國內電化學行業(yè)具有舉足輕重的影響力，擁有大批的教