全球2014年一季度動力電池技術研發成果一覽

今年以來，新能源汽車技術的興起在全球掀起了一波又一波的淘金熱，鋰電池更是炙手可熱。

得益于電動汽車等市場的發展，全球鋰離子電池行業持續快速發展。行業研究預測，2015年全球鋰離子電池市場將達到13287.43萬千瓦時，是2011年的近5倍，汽車電動化市場的年均增長率將超過100%。2015年，全球鋰離子電池產業規模將達到523.2億美元。

就中國市場而言，2014年，中國鋰離子電池行業將保持2013年的勢頭并繼續穩步增長，有望迎來加速增長，年產量可能超過54億；到2015年，我國鋰離子電池市場規模將突破1000億元，達到1251.5億元。

第一電氣網總結了2014年第一季度國內外電動汽車電池技術的研發成果，供參考。

電動汽車專用蓄電池

三月

樂凱成功開發了一種用于電動汽車的高性能鋰離子電池隔膜。

3月14日，樂凱集團宣布成功研發出高性能電動汽車鋰離子電池隔膜，填補了中國戰略性新興產業在新材料和新能源材料領域的空白。該產品的專有技術已申請3項國家專利，其中2項已獲授權。

該產品的成功開發將改變高性能鋰電池隔膜依賴進口的現狀，打破國外公司對該類產品和技術的壟斷，全面實現進口產品的替代，有效提升我國高性能電池的國際競爭力；

同時，將形成一系列具有市場競爭力的高分子材料技術，對我國高分子新材料產業的發展起到積極作用。

Johnson controls與Fraunhofer協會合作開發汽車電池技術。

Johnson controls宣布，已與Fraunhofer Gesellschaft簽署合作協議，共同開發下一代汽車電池節能冷卻系統。

雙方的合作將首先集中在48V微型混合動力電池技術上。在此之前，johnson controls已經展示了其微型混合動力電池技術，它有潛力將油耗降低15%，從而幫助車企滿足日益嚴格的規定，消費者的油耗成本也將降低。

Johnson controls表示，該公司和Fraunhofer協會在汽車電池冷卻系統方面開發的技術將首先在歐洲采用，然后迅速推廣到美國，并將在2020年在全球范圍內進一步推廣。

德國普瑞公司推出全新的電池管理系統。

日前，德國普瑞公司宣布推出其最新的電池管理系統，該系統主要針對純電動寶馬i3車型。電池管理系統由電子控制元件、電池管理單元和電池監測傳感器單元組成，均由德國普瑞汽車零部件供應商提供。

這一次，普瑞推出的全新電池管理系統可以為高壓電池系統提供穩定的充電電壓。由于高壓電池系統的能耗在純電動汽車中一直存在，即使在車輛的制動能量回收階段，高壓電池系統也始終保持工作，因此可以確保充放電電壓的穩定性，有效提高車輛電池的性能。此外，具有不同敏捷制造容差水平的電池組具有不同的相應充電電壓。正是出于這個原因，普瑞推出的新電池管理系統的電池監測傳感器單元（CSSU）將始終監測每個電池組的電壓和溫度變化。之后。電池管理單元（BMU）將對測量數據進行處理，以確定相應的充電電壓，從而確保電池的最佳性能。這個過程也被稱為平衡過程。

日產開發新能源汽車技術來觀察鋰電池的電子運動。

日產汽車公司及其全資子公司日產分析研究中心最近宣布，他們已率先開發出世界上第一種電池分析技術。通過這項技術，日產研發人員可以直接觀察鋰離子電池正極材料在充放電過程中的電子活動，從而進一步研究和設計電池材料，以期開發出更高容量、更長壽命的電池，提高零排放電動汽車的續航能力，提高電動汽車的耐用性。

這次開發的分析方法既使用了使用L吸收端的X射線吸收光譜法，也使用了使用超級計算機地球模擬器的第一原理計算方法。盡管之前有人使用X射線吸收光譜法分析鋰離子電池，但“K吸收端”是主流。最靠近原子核的K殼層中的電子被束縛在原子中，因此電子不直接參與充電和放電。

這種分析方法采用L吸收端的X射線吸收光譜，可以直接觀察參與電池反應的電子的流動。此外，通過結合使用地球模擬器的第一原理計算方法，可以高精度地獲得以前只能間接推斷的電子運動。該成果由日產ARC、東京大學、京都大學和大阪縣立大學共同開發。

美國科學家從生活垃圾中提取氫氣驅動燃料電池汽車

最近，加州大學歐文分校的科學家Jack Brouwer利用家庭垃圾或食物殘渣提取氫氣，并將其用于驅動氫燃料電池汽車。

制氫原理……

大多數工業設施是將天然氣CH4分解以形成碳原子和氫。

但是生產氫氣的方法不止一種。布勞沃教授和他的團隊開發了另一種方法。在加州大學歐文分校的燃料電池研究中心，研究人員從南加州人們的生活垃圾或污水污泥和污水中提取氫氣。

首先，污泥被分解成水和生物固體。污泥中的廢水經過過濾、提取和再利用。生物固體進入真空罐，被其中存在的細菌和微生物分解。經過這個過程，會產生一種氣體，由60%的甲烷和40%的二氧化碳組成。

真空罐中的甲烷氣體大部分用于發電，一小部分進入研究團隊開發的燃料電池轉換設備，在那里甲烷將被處理以產生電力、熱量和氫氣。其中，氫氣被運送到數百英尺外的一個公共加氫站，供燃料電池汽車加注。

新型鋰空氣電池在美國問世，其能量密度超過300Wh/kg。

美國研究人員最近在達拉斯舉行的第247屆全國代表大會和美國化學學會展覽會上展示了他們的成就。研究人員正在研究的重要組成部分是電池的電解質，它可以實現電極之間的傳導。現在有四種電解質設計，其中一種使用水。這種“含水”設計與其他設計相比的優勢在于，它可以防止鋰與空氣中的氣體相互作用，并使空氣電極快速反應。缺點是水和鋰之間的直接接觸會對鋰造成損害。

據了解，該系統的實際能量密度超過300Wh/kg，而商用鋰離子電池僅為150Wh/kg左右。

二月

日本回收電動汽車電池開發大型電池

日前，日本住友商事公司回收了電動汽車中的廢舊鋰電池，并開發了一種大型電池系統。該系統容量為400千瓦時，可為50戶家庭提供一天的用電量。據悉，該系統將主要用作太陽能發電的輔助系統，以減少天氣對發電的影響。這種電池系統預計將在三年內投入市場。

該系統使用從行駛約10萬公里的16輛日產電動汽車Leaf中回收的鋰電池。從2014年2月起，研究人員將在大阪市這片花區的人工土地上進行實驗，使用電池系統輔助大型太陽能發電站并穩定發電。

一月

山西發展離子液體電解質甲烷燃料電池發動機。

近日，筆者從太原理工大學化學與生物工程學院獲悉，該校研究團隊在新能源汽車燃料電池發動機領域取得重大突破。據業內人士透露，這將對中國乃至世界汽車行業產生巨大影響。

太原理工大學化學與生物工程學院王元陽教授及其研究團隊開發的離子液體電解質甲烷燃料電池發動機可以直接使用甲烷燃料。王元陽教授表示，由于該項目的成果屬于創新技術，相關技術標準尚未制定，目前只能采用現行通用標準QC/T691《車用天然氣單燃料發動機技術規范》。“我們將積極尋求參與標準制定的方式，以確立我們在該領域的先鋒地位”。

江西科研人員開發聚酰亞胺納米纖維電池隔膜

由江西師范大學首席教授、江西仙才納米纖維科技有限公司有限公司副董事長侯浩清博士帶領的研究團隊，經過幾年的研究，開發出了聚酰亞胺（PI）納米纖維電池分離器。這種具有自主知識產權的高科技材料可以極大地提高汽車動力電池或電池組的性能。

在保持電池容量不變的前提下，該技術產品將使充放電電流增加4倍，電池循環壽命增加7倍以上。此外，這種新型隔膜可以承受530℃的高溫，使電池隔膜在使用時不可能爆炸起火……

由于汽車的劇烈碰撞。

目前，公司的PI納米纖維電池隔膜技術已完成實驗室研發階段，正式進入產業化。預計今年產能將達到700萬平方米，到2015年將達到4000萬平方米。如果使用50%的新能源汽車，僅中國汽車市場對電池隔膜的年需求量就將達到55億平方米。

美國開發的糖燃料電池的容量密度是鋰電池的10倍。

弗吉尼亞理工大學宣布，他們已經開發出一種使用多糖的燃料電池。該電池的容量密度是鋰離子充電電池的10倍多，該大學表示“將在三年內達到手機和平板電腦等產品的使用水平”。該電池由弗吉尼亞理工大學副教授張一恒開發。

這次開發的電池使用多糖，如麥芽糊精，通過淀粉和空氣中的氧氣部分水解獲得，以發電和發電。用人工合成的13種酶代替鉑（Pt）作為催化劑，通過氧化糖提取電子。

高容量密度據說是由于這些酶在提取電子方面具有非常高的效率。具體而言，構成麥芽糊精的葡萄糖可以提取24個電子。

目前，該電池的輸出功率密度為0.8mW/cm2，電流密度為6mA/cm2。當麥芽糊精的濃度為15%時，容量密度為596Ah/kg，能量密度為298Wh/kg。據報道，這些數值“遠高于42Ah/kg和150Wh/kg的鋰可充電電池”。然而，這種電池的輸出電壓為0.5V，低于鋰可再充電電池的3.6V。

盡管電池具有高容量密度和能量密度，但由于酶的緩慢作用，不存在爆炸和火災的危險，這與使用氫氣和甲醇的普通燃料電池不同。

美國研究人員開發混合電極以延長鋰硫電池的循環壽命。

最近，西北太平洋國家實驗室（PNNL）報告稱，通過石墨和鋰組成的混合電極，鋰硫電池的基本循環壽命可以達到400倍，從而提高電動汽車的里程數。

盡管400次循環的循環壽命并不突出，但鋰硫電池的能量密度比普通鋰電池高2-3倍，而限制該電池發展的最大問題是硫化物在電池反應過程中流出縮短了電池的循環壽命。

這種混合電極可以將鋰硫電池的循環壽命提高四倍。使用普通電極時，鋰硫電池的循環壽命僅為100倍，但使用混合電極時，循環壽命提高到400倍。劉軍表示，盡管硫化物仍有流出，但并未影響電池壽命，鋰硫電池的能量密度在實驗中僅下降了11%。

中國是鋰離子動力電池生產大國，約占全球25%的市場份額，擁有良好的產業基礎和一批具備工業化生產能力的企業。但事實上，國內鋰離子動力電池的生產技術與國際先進水平仍有差距。隔膜、電解液用高純六氟磷酸鋰等許多核心技術和材料尚未形成產業化能力，在能量密度、壽命、安全等一些重要性能指標上仍落后于國際先進水平。鋰電池技術水平的提高在很大程度上決定了新能源汽車的推廣前景，動力電池的研發人員可謂責任重大。今年以來，新能源汽車技術的興起在全球掀起了一波又一波的淘金熱，鋰電池更是炙手可熱。

得益于電動汽車等市場的發展，全球鋰離子電池行業持續快速發展。行業研究預測，2015年全球鋰離子電池市場將達到13287.43萬千瓦時，是2011年的近5倍，汽車電動化市場的年均增長率將超過100%。2015年，全球鋰離子電池產業規模……

將達到523.2億美元。

就中國市場而言，2014年，中國鋰離子電池行業將保持2013年的勢頭并繼續穩步增長，有望迎來加速增長，年產量可能超過54億；到2015年，我國鋰離子電池市場規模將突破1000億元，達到1251.5億元。

第一電氣網總結了2014年第一季度國內外電動汽車電池技術的研發成果，供參考。

電動汽車專用蓄電池

三月

樂凱成功開發了一種用于電動汽車的高性能鋰離子電池隔膜。

3月14日，樂凱集團宣布成功研發出高性能電動汽車鋰離子電池隔膜，填補了中國戰略性新興產業在新材料和新能源材料領域的空白。該產品的專有技術已申請3項國家專利，其中2項已獲授權。

該產品的成功開發將改變高性能鋰電池隔膜依賴進口的現狀，打破國外公司對該類產品和技術的壟斷，全面實現進口產品的替代，有效提升我國高性能電池的國際競爭力；

同時，將形成一系列具有市場競爭力的高分子材料技術，對我國高分子新材料產業的發展起到積極作用。

Johnson controls與Fraunhofer協會合作開發汽車電池技術。

Johnson controls宣布，已與Fraunhofer Gesellschaft簽署合作協議，共同開發下一代汽車電池節能冷卻系統。

雙方的合作將首先集中在48V微型混合動力電池技術上。在此之前，johnson controls已經展示了其微型混合動力電池技術，它有潛力將油耗降低15%，從而幫助車企滿足日益嚴格的規定，消費者的油耗成本也將降低。

Johnson controls表示，該公司和Fraunhofer協會在汽車電池冷卻系統方面開發的技術將首先在歐洲采用，然后迅速推廣到美國，并將在2020年在全球范圍內進一步推廣。

德國普瑞公司推出全新的電池管理系統。

日前，德國普瑞公司宣布推出其最新的電池管理系統，該系統主要針對純電動寶馬i3車型。電池管理系統由電子控制元件、電池管理單元和電池監測傳感器單元組成，均由德國普瑞汽車零部件供應商提供。

這一次，普瑞推出的全新電池管理系統可以為高壓電池系統提供穩定的充電電壓。由于高壓電池系統的能耗在純電動汽車中一直存在，即使在車輛的制動能量回收階段，高壓電池系統也始終保持工作，因此可以確保充放電電壓的穩定性，有效提高車輛電池的性能。此外，具有不同敏捷制造容差水平的電池組具有不同的相應充電電壓。正是出于這個原因，普瑞推出的新電池管理系統的電池監測傳感器單元（CSSU）將始終監測每個電池組的電壓和溫度變化。之后。電池管理單元（BMU）將對測量數據進行處理，以確定相應的充電電壓，從而確保電池的最佳性能。這個過程也被稱為平衡過程。

日產開發新能源汽車技術來觀察鋰電池的電子運動。

日產汽車公司及其全資子公司日產分析研究中心最近宣布，他們已率先開發出世界上第一種電池分析技術。通過這項技術，日產研發人員可以直接觀察鋰離子電池正極材料在充放電過程中的電子活動，從而進一步研究和設計電池材料，以期開發出更高容量、更長壽命的電池，提高零排放電動汽車的續航能力，提高電動汽車的耐用性。

這次開發的分析方法既使用了使用L吸收端的X射線吸收光譜法，也使用了使用超級計算機地球模擬器的第一原理計算方法。盡管之前有人使用X射線吸收光譜法分析鋰離子電池，但“K吸收端”是主流。最靠近原子核的K殼層中的電子被束縛在原子中，因此電子不直接參與充電和放電。

這種分析方法采用L吸收端的X射線吸收光譜，可以直接觀察參與電池反應的電子的流動。此外，通過結合使用地球模擬器的第一原理計算方法，可以高精度地獲得以前只能間接推斷的電子運動。該成果由日產ARC、東京大學、京都大學和大阪縣立大學共同開發。

美國科學家從生活垃圾中提取氫氣驅動燃料電池汽車

最近，加州大學歐文分校的科學家Jack Brouwer利用家庭垃圾或食物殘渣提取氫氣，并將其用于驅動氫燃料電池汽車。

制氫原理……

大多數工業設施是將天然氣CH4分解以形成碳原子和氫。

但是生產氫氣的方法不止一種。布勞沃教授和他的團隊開發了另一種方法。在加州大學歐文分校的燃料電池研究中心，研究人員從南加州人們的生活垃圾或污水污泥和污水中提取氫氣。

首先，污泥被分解成水和生物固體。污泥中的廢水經過過濾、提取和再利用。生物固體進入真空罐，被其中存在的細菌和微生物分解。經過這個過程，會產生一種氣體，由60%的甲烷和40%的二氧化碳組成。

真空罐中的甲烷氣體大部分用于發電，一小部分進入研究團隊開發的燃料電池轉換設備，在那里甲烷將被處理以產生電力、熱量和氫氣。其中，氫氣被運送到數百英尺外的一個公共加氫站，供燃料電池汽車加注。

新型鋰空氣電池在美國問世，其能量密度超過300Wh/kg。

美國研究人員最近在達拉斯舉行的第247屆全國代表大會和美國化學學會展覽會上展示了他們的成就。研究人員正在研究的重要組成部分是電池的電解質，它可以實現電極之間的傳導。現在有四種電解質設計，其中一種使用水。這種“含水”設計與其他設計相比的優勢在于，它可以防止鋰與空氣中的氣體相互作用，并使空氣電極快速反應。缺點是水和鋰之間的直接接觸會對鋰造成損害。

據了解，該系統的實際能量密度超過300Wh/kg，而商用鋰離子電池僅為150Wh/kg左右。

二月

日本回收電動汽車電池開發大型電池

日前，日本住友商事公司回收了電動汽車中的廢舊鋰電池，并開發了一種大型電池系統。該系統容量為400千瓦時，可為50戶家庭提供一天的用電量。據悉，該系統將主要用作太陽能發電的輔助系統，以減少天氣對發電的影響。這種電池系統預計將在三年內投入市場。

該系統使用從行駛約10萬公里的16輛日產電動汽車Leaf中回收的鋰電池。從2014年2月起，研究人員將在大阪市這片花區的人工土地上進行實驗，使用電池系統輔助大型太陽能發電站并穩定發電。

一月

山西發展離子液體電解質甲烷燃料電池發動機。

近日，筆者從太原理工大學化學與生物工程學院獲悉，該校研究團隊在新能源汽車燃料電池發動機領域取得重大突破。據業內人士透露，這將對中國乃至世界汽車行業產生巨大影響。

太原理工大學化學與生物工程學院王元陽教授及其研究團隊開發的離子液體電解質甲烷燃料電池發動機可以直接使用甲烷燃料。王元陽教授表示，由于該項目的成果屬于創新技術，相關技術標準尚未制定，目前只能采用現行通用標準QC/T691《車用天然氣單燃料發動機技術規范》。“我們將積極尋求參與標準制定的方式，以確立我們在該領域的先鋒地位”。

江西科研人員開發聚酰亞胺納米纖維電池隔膜

由江西師范大學首席教授、江西仙才納米纖維科技有限公司有限公司副董事長侯浩清博士帶領的研究團隊，經過幾年的研究，開發出了聚酰亞胺（PI）納米纖維電池分離器。這種具有自主知識產權的高科技材料可以極大地提高汽車動力電池或電池組的性能。

在保持電池容量不變的前提下，該技術產品將使充放電電流增加4倍，電池循環壽命增加7倍以上。此外，這種新型隔膜可以承受530℃的高溫，使電池隔膜在使用時不可能爆炸起火……

由于汽車的劇烈碰撞。

目前，公司的PI納米纖維電池隔膜技術已完成實驗室研發階段，正式進入產業化。預計今年產能將達到700萬平方米，到2015年將達到4000萬平方米。如果使用50%的新能源汽車，僅中國汽車市場對電池隔膜的年需求量就將達到55億平方米。

美國開發的糖燃料電池的容量密度是鋰電池的10倍。

弗吉尼亞理工大學宣布，他們已經開發出一種使用多糖的燃料電池。該電池的容量密度是鋰離子充電電池的10倍多，該大學表示“將在三年內達到手機和平板電腦等產品的使用水平”。該電池由弗吉尼亞理工大學副教授張一恒開發。

這次開發的電池使用多糖，如麥芽糊精，通過淀粉和空氣中的氧氣部分水解獲得，以發電和發電。用人工合成的13種酶代替鉑（Pt）作為催化劑，通過氧化糖提取電子。

高容量密度據說是由于這些酶在提取電子方面具有非常高的效率。具體而言，構成麥芽糊精的葡萄糖可以提取24個電子。

目前，該電池的輸出功率密度為0.8mW/cm2，電流密度為6mA/cm2。當麥芽糊精的濃度為15%時，容量密度為596Ah/kg，能量密度為298Wh/kg。據報道，這些數值“遠高于42Ah/kg和150Wh/kg的鋰可充電電池”。然而，這種電池的輸出電壓為0.5V，低于鋰可再充電電池的3.6V。

盡管電池具有高容量密度和能量密度，但由于酶的緩慢作用，不存在爆炸和火災的危險，這與使用氫氣和甲醇的普通燃料電池不同。

美國研究人員開發混合電極以延長鋰硫電池的循環壽命。

最近，西北太平洋國家實驗室（PNNL）報告稱，通過石墨和鋰組成的混合電極，鋰硫電池的基本循環壽命可以達到400倍，從而提高電動汽車的里程數。

盡管400次循環的循環壽命并不突出，但鋰硫電池的能量密度比普通鋰電池高2-3倍，而限制該電池發展的最大問題是硫化物在電池反應過程中流出縮短了電池的循環壽命。

這種混合電極可以將鋰硫電池的循環壽命提高四倍。使用普通電極時，鋰硫電池的循環壽命僅為100倍，但使用混合電極時，循環壽命提高到400倍。劉軍表示，盡管硫化物仍有流出，但并未影響電池壽命，鋰硫電池的能量密度在實驗中僅下降了11%。

中國是鋰離子動力電池生產大國，約占全球25%的市場份額，擁有良好的產業基礎和一批具備工業化生產能力的企業。但事實上，國內鋰離子動力電池的生產技術與國際先進水平仍有差距。隔膜、電解液用高純六氟磷酸鋰等許多核心技術和材料尚未形成產業化能力，在能量密度、壽命、安全等一些重要性能指標上仍落后于國際先進水平。鋰電池技術水平的提高在很大程度上決定了新能源汽車的推廣前景，動力電池的研發人員可謂責任重大。

標簽：日產寶馬寶馬i3

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