电动车用蓄电池的路在何方？

2 对蓄电池快速充电的认识

蓄电池能否快速充电，我们在“蓄电池与蓄电池应用研究的新思路”一文中，从分析电化学反应过程的扩散、渗透和平衡的角度，说明了快速充电存在的问题。最近由武汉大学出版社出版的，我国学者杳全性先生的“化学电源选论”一书，也从蓄电池极板物质分布不均匀的角度，指出了过大充电电流对蓄电池的有害影响。快速充电这一问题，在蓄电池大规模社会应用后，早已有之。只是在机动的电动车的发展上，人们似乎对它更加的青睐和迫切，呼声总是在不断地高涨。这里我们不妨从更客观的实用角度，对电动汽车等交通产品要求的快速充电，谈一点我们的看法。

根据国内外电动汽车研究资料的报道，一般行驶里程在200～250km，时速达到100km/h的电动轿车，需配用30kWh的蓄电池组。这样大的蓄电池系统，如果每车用IOC的速度将放完电的蓄电池充满，理论耗时是6分钟，假设其它损耗都为零，充电时，每台车需从电网中吸收300 kW的功率；用5C的速度将放完电的蓄电池充满，用时12分钟，也需从电网中吸收150kW的功率；用2C的速度充电，30分钟将蓄电池充满，也需从供电网吸收60kW功率。如果一个城市有10万台这样的车(10万台，对我网的北京、上海、广州这样的大城市来说还不及现有燃油车的10％)，如果真是上面说的那样，每天只要有10万台车中的10％～20％需要同时充电，对整个城市现有的供电系统将是巨大的麻烦。果真如此的话，电动汽车尽管有很先进的环保指标，还会有推广应用的空间吗?同时，快速充电还将使支撑电动车发展的动力电池组无法获得必要的均衡充电时间，恶化各电池在电池组内协同工作的环境，造成电池组整体的瓦解崩溃。上面的分析说明，蓄电池无论是其内在的结构和特性，还是外在的使用环境，对人们所谓的快速充电要求，都是不可能满足的。

从大量的蓄电池产品的应用来看，不同品种、不同材料、不同结构的蓄电池，都有它们自己接受充电的不同能力，不是人们想怎么快就能怎么快的。我们认为，不论情况一味强调快速充电的做法，无疑会将电动车的研究发展引进一条死胡同。

3 蓄电池的循环使用次数与寿命问题

我们查阅过很多国内外有关动力蓄电池寿命的定义和要求。发现人们大都强调的是蓄电池在某一放电深度下的循环充、放电次数。当前，有的蓄电池生产出来后，在实验室条件下，设定放电深度为80％，充、放电达到上千次是完全可以做到的。但是，如果将蓄电池存放一年后，再拿来做同样的充、放电实验，蓄电池充、放电循环次数将大幅度下降，甚至蓄电池失效。同时，电动车上使用的蓄电池，由于车辆每天使用中存在不确定性，蓄电池在使用中容量的消耗是不确定的。在这种高度不确定性条件下的充放电，蓄电池在传统充电理论指导下，到底能循环使用到多少次，至今，人们拿不出确切有力的证明。我们不知道这样在实验室条件下做出来的蓄电池循环使用寿命有何实际意义？

我们认为，蓄电池的寿命，应当将客观使用中的循环次数与真正常规环境下的正常工作时间结合起来考核，才是真实的。缺少其中任何一方的数据，都没有太多的实际意义。

我们做过一次这样的实验，2004年5月在一大型超市买回8只国内某著名电池企业2004年2月生产的AA型MH-NI电池，电池标明容量为1 300mAh，用我们研制的充电器对其充电，以O.5C进行放电，循环到降至额定容量的80％时，停止实验。每灭循环4次，做到了接近一千次循环，考虑到在做循环测试之前，该8只电池做过一些其它的测试，为求更准确的结果，2005年又从原超市买回了与第一批电池同一批出厂的8只同型号同容量电池，准备再做一次同样的循环实验测试。令我们感到意外的是，后一批电池根本就达不到出厂时标定的额定容量，甚至连前一批实验后的容量都达不到。这一结果与发现给了我们一次很大的震惊!后来，我们在2004年第6期“电源技术”杂志上看到了一篇题为“MH-NI蓄电池在放电态条件下的储存性能”的文章，作者为中国科学院上海微系统信息技术研究所的李晓峰和马丽萍等同志。他们测试研究报告的结果与我们看到的现象是完全吻合的。由此我们更加坚定地认为，不能以实验室短期实验获得的循环工作次数来作为单一推断蓄电池有效工作寿命的依据。换言之，这种单一的蓄电池循环寿命，是一种模糊了时 间概念的寿命。它对电动汽车的发展研究，到底有什么真实意义?是值得大家去思考的。

4 蓄电池的比能量与寿命问题

蓄电池的Wh/kg和Wh/L是衡量蓄电池在一定的重量和容积上储存、转载能量大小的两个主要参数，也是蓄电池的研究者经常用来评价蓄电池发展进步的重要依据。很明显，该参数的比值越大，说明蓄电池在相同重量或相同容积下，储存、转载电能的能力越强，使用性能越好。随着人们对节能环保的电动汽车等交通产品的热情不断高涨，蓄电池已成为电动交通产品发展道路上的瓶颈，蓄电池与蓄电池的性能，自然成了业内人士研究关注的焦点。世界上科学技术发达的国家如：美国、德国、日本等都集中了一大批优秀人才，投入巨资对此进行了深入持续的研究。今天，这些国家在这一领域也取得了一些明显的进步。如美国上世纪90年代发明的氧化物镍氢蓄电池；日本开发的锂离子蓄电池等与传统的铅酸、镉镍等蓄电池相比，Wh/kg和Wh/L都有很突出的提升。应该说，新型蓄电池在性能上的进步，已经明明白白地告诉我们，装上与过去同样重量或同样大小的新型蓄电池的电动汽车，充一次电的行驶里程更远、加速性能更好、爬坡能力更强、也更实用。但是，时至今日，这些国家的电动汽车行未实现产业化，里面的问题到底在哪里?我们认为，这是人们对这一问题的认识不全面造成的：只强调提高蓄电池比能量，认为比能量一上去，什么问题都会迎刃而解的思想是片面的、是不可能使电动汽车实现产业化的。

上世纪90年代，各国研究成功的电动汽车、蓄电池的比能量肯定要比现在的新型电池小，汽车测试达到的各项性能指标，对一般的使用者来说，是完全可以满足的。为什么当时实现不了电动汽车的产业化?我们认为，主要是蓄电池的使用寿命太短而不是蓄电池比能量的问题。如果当时蓄电池的使用寿命能达到10～15 年，蓄电池的成本能摊入10～15年使用期中，电动汽车的产业化之路，恐怕早已实现。今天尽管蓄电池的比能量有了很大的提高，生产蓄电池的材料与蓄电池的结构也取得了很大的进步，但是蓄电池的使用寿命，并末获得重大的突破。如果解决不好蓄电池的使用寿命问题，我们认为电动汽车的产业化和实用化，仍将遥遥无期。包括今天叫得很响亮的混合动力汽车也将会成为一段历史上一个匆匆过客，给社会留下一张沉重的买单。