“我們開發(fā)鈦酸鋰這個電池，看中的是它的快速充電能力”，在接受第一電動網(wǎng)的電話采訪時，微宏動力市場部經理宋寒自信地說：“快速充電將是未來電動汽車發(fā)展的方向。”
快速充電正逐漸進入視野
過長的充電時間，一直是電動汽車發(fā)展過程中難以跨越的障礙。一般采用慢充的純電動公交車，充電時間至少要4個小時以上，而很多純電動乘用車的充電時間更是長達8個小時。
“電動車輛的快速充電是未來的趨勢，因為消費者的使用習慣就是這樣，他們不會愿意浪費太多時間在等待充電這個環(huán)節(jié)。”宋寒對快速充電的發(fā)展很有信心：“消費者對快速充電是有要求的”。
基于這樣的判斷，微宏動力一直在動力電池快速充電方面進行持續(xù)的投入。“沃爾沃正在研發(fā)快速充電技術，此外日本的‘CHAdeMO’，美國的SAE(汽車工程師學會)也在充電標準中提出了快速充電方面的要求”，宋寒連著舉了多個例子。
記者了解到，目前沃爾沃正在研發(fā)可在1.5小時內充滿電的快速充電器，以改變純電動汽車續(xù)駛里程短和充電時間長的問題。而日本則在致力于自己的快速充電標準——“CHAdeMO”的國際化。
此外，為抗衡日本，美國和德國合作推出了“聯(lián)合充電系統(tǒng)(Combo)”方式。美德正在推進普通充電和快速充電用連接器的一體化，以便能將車輛的連接口精簡為一個整合性的連接器。
但快速充電在國內的發(fā)展并非一帆風順，在起步階段就不斷受到質疑。電池壽命、安全性、電網(wǎng)承受力等，快速充電的發(fā)展面臨著眾多問題。
正負極材料的改進、隔膜的研制、電解液的匹配——微宏動力通過對電池全面的改進來提高電池快速充電的能力。微宏動力在開發(fā)快速充電電池的過程中，并沒有把單個材料作為唯一的突破點，而是立足整個電池體系的研發(fā)。“我們是把電池當成體系來看的，達到某一個特性需要進行全面的開發(fā)”。
需要改進的不僅僅是電池，充電設備以及電網(wǎng)的改進同樣重要。應對電網(wǎng)問題，微宏動力正在研發(fā)儲能站系統(tǒng)，通過儲能站來平抑快速充電對電網(wǎng)的影響，并且更有效的利用峰谷電力。
鈦酸鋰
雖然微宏動力致力于整個快速充電體系，但主業(yè)依舊是以制造電池為主。無論是磷酸鐵鋰電池，還是三元材料均有研發(fā)、生產的經驗。不過微宏動力最引以為傲的還是獨樹一幟的鈦酸鋰電池。
鈦酸鋰(LTO)并不是正極材料，而是傳統(tǒng)負極材料——石墨的替代品。鈦酸鋰用于電池開發(fā)始于上世紀90年代，相比石墨負極，鈦酸鋰具有循環(huán)壽命長、安全、可快速充電等多重優(yōu)點。
電池在充、放電時，負極存在著鋰離子的嵌入與脫出過程。石墨材料的層狀結構在鋰離子嵌入脫出時通常產生層間形變，并隨著嵌脫次數(shù)的增加而導致結構塌陷。而鈦酸鋰是一種零應變材料，鋰離子在嵌入與脫出時晶格常數(shù)與體積變化都很小，具備極優(yōu)的循環(huán)性能;
據(jù)介紹，目前微宏動力生產的鈦酸鋰單體電池充放循環(huán)次數(shù)可以達到兩萬五千次，是普通石墨負極電池的十多倍。
鈦酸鋰在安全方面也有石墨無法比擬的優(yōu)勢。過充狀態(tài)下，石墨負極容易產生鋰枝晶，會刺破薄膜，造成短路，是電池發(fā)生安全問題的罪魁禍首之一。鈦酸鋰的電位比鋰電極高出1.5伏，不易析出鋰枝晶，這一特性使得鈦酸鋰電池相對其他實用碳負極材料的鋰離子電池在根本上更安全。
對于微宏動力來說，更看重的是鈦酸鋰穩(wěn)定的晶體結構帶來的快速充電的特性以及長使用壽命。“我們開發(fā)鈦酸鋰電池，就是想體現(xiàn)它快速充電的能力以及長循環(huán)壽命。公司在研發(fā)上做了很多工作，特別是基礎材料的開發(fā)。”
微宏動力擁有一個由60多名工程師和科學家組成的研發(fā)團隊。多年以來一直專注于鋰離子動力電池核心材料的研發(fā)。
“鈦酸鋰并不是憑空出現(xiàn)的，而是有過很長時間技術積累的?，F(xiàn)在在技術上還有一些難題，但是我們很好地解決了這些問題”，對此宋寒用鈦酸鋰脹氣的問題做了個例子。脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應用，微宏動力通過自主研發(fā)解決了這個難題。
對于隔膜和電解液等，微宏動力也進行著改進和研發(fā)。“我們自己研發(fā)的隔膜的孔隙率很高，非常適合于快速充電。部分外來材料我們也不是直接應用，會進行改性，更適合快速充電要求。”
適合快速充電、壽命長、更安全，這些優(yōu)點讓微宏動力選擇了鈦酸鋰電池作為戰(zhàn)略方向。
當然，鈦酸鋰電池也并不是全無缺點，比如鈦酸鋰相對于鋰電極的電位為1.5伏，采用三元材料作為正極時電池的電壓平臺為2.3伏，相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些，這也是鈦酸鋰電池目前主要應用在對電池能量密度不太敏感的電動公交車上的原因之一。
為改善這一點，微宏動力正在開發(fā)更高電位的正極材料，以提高鈦酸鋰電池的能量密度。
“鈦酸鋰對于市場來說是一個新事物，很多人不太理解。其實只要稍具規(guī)模的電池廠商目前都在研發(fā)鈦酸鋰。我們解決了鈦酸鋰批量生產中存在的一些問題，所以占領了這個先機”。
只要7-8分鐘
在采訪中，記者常聽到的一句話就是“我們不是靠嘴說的公司，一切都要靠事實來證明。只有實際做過，才知道是否可行。”
證明快速充電更加優(yōu)秀的過程并不容易。充電設施不完善，公交公司缺乏興趣，對技術本身的質疑等等問題，一直困擾著微宏動力對鈦酸鋰電池的推廣。直到去年4月份，微宏動力與重慶恒通客車合作，開始在重慶市試運行6輛采用鈦酸鋰動力電池的純電動公交車。
到今天，這6輛公交汽車依舊在運營中，單車最大累計運營里程已經超過了6萬公里。6萬公里意味著這輛純電動公交車平均每天充電六次，一年多下來已經累計充電2500余次。
經過檢測，經過2500次充放電后的鈦酸鋰電池組容量衰減小于1%。“普通磷酸鐵鋰單體電池經過2000次循環(huán)，容量衰減達20%。而我們的鈦酸鋰電池成組后，經過2500次循環(huán)衰減僅為1%，這是非常有說服力的數(shù)據(jù)。”宋寒十分自豪的對記者表示。
實際運行中，快速充電展現(xiàn)出了充分的優(yōu)勢。雖然理論上一臺車從空電到充滿電需要10分鐘的時間，而運營中由于電池組充電前通常尚有余電，平均只需7-8分鐘即可充滿，極大提升了運營效率，基本不影響公交現(xiàn)有的運營方式。
由于充電效率的提升，采用快速充電的公交場站充電機數(shù)量遠少于普通場站，卻沒有普通場站的排隊充電情況。既減小了場地需求，也降低了運營成本。
良好的運營效果進一步拓展了市場，到2012年10月，微宏動力已經向恒通電動客車提供了350多套鈦酸鋰動力系統(tǒng)，到2012年底以前總數(shù)將達到500臺。并且定下了2013年在重慶總量1000臺的目標。
短期內，微宏動力的主要發(fā)展方向還是公交市場。鈦酸鋰電池能量密度目前尚不能滿足乘用車長距離續(xù)駛里程的需求，但微宏動力也一直在做提升鈦酸鋰電池能量密度的努力。“我們已經確定了自己的目標。開發(fā)成功以后，下一代的鈦酸鋰電池能量密度將有一次質的飛躍。”
“我們看好鈦酸鋰的前景，也希望行業(yè)內都認識到鈦酸鋰動力電池的未來”。
