“宽温电池”让电动汽车不再“怕冷”

梁飞　王立民

“遇冷则弱”的电池顽疾，严重限制了电动汽车在高寒地区的应用。中科院长春应化所突破技术瓶颈，研发出可在零下45℃使用的“宽温电池”：

国家“十三五”战略性新兴产业规划明确将新能源电动汽车作为重点发展领域。但电池适用性却一直是电动车在高寒环境规模应用的掣肘，严重影响了新能源电动汽车的普及。

“遇冷则弱”成电动汽车普及瓶颈

我国东北、内蒙古、新疆、西藏等地区，冬季普遍在零下20℃到零下30℃之间，极端天气达到零下40℃左右。目前，大多数电动汽车电池基于电化学反应过程制造，性能与环境温度密切相关，低温环境下放电能力及放电容量剧减，“遇冷则弱”成为通病。例如，采用石墨负极类锂离子动力电池，工作温度从20℃降到0℃，电池容量减少20%；温度从0℃降到零下20℃，电池容量又减少30%；且在零下25℃环境下，电池充电时间比零上25℃时长63%。同时，低温严重影响电池寿命，例如，容量35安时的锂电池，在零下10℃环境中，经过100次充放电，急剧衰减至5安时。

因此，配备一般电池的电动汽车很难入驻高寒地区，即使能够行驶其效能也大打折扣。

“宽温电池”让电动汽车不再“怕冷”

中科院长春应化所从1999年开始致力于新型宽温镍氢电池材料研究，于2009年在电池负极材料设计制备、贮氢性能研究等方面取得系列成果，开发出可在宽温域（-45℃-60℃）应用的新型镍氢电池。

传统的镍氢电池在高寒环境“水土不服”，主要原因在于负极储氢合金低温性能差。中科院长春应化所通过添加碱金属等高活性金属、强化低温放电中氢扩散通道、改善低温充放电动力学以及提高低温放电电压等方式，治愈电池“畏寒症”，使得装备上新型宽温镍氢电池的电动汽车不再“怕冷”。

该电池在零下4 5℃及零上60℃的1倍率放电容量为额定容量的80%以上，且在零下45℃的环境中也可实现1倍率充电，相关技术已获得10余项国家发明专利。

2012年，经过冬季近半年试验，应用效果明显优于同等容量的原用阀控式铅酸蓄电池；2015年，中科院长春应化所与一汽集团联合开发装配该电池的纯电动乘用车、公交车，冬季行驶里程可达夏季的90%以上。

产业化推动各类电动车及设备入驻寒区

近年来，中科院长春应化所致力新型宽温镍氢电池的产业化推广，已与相关企业联合建成生产线，生产出多型电池装备电动汽车并入驻寒区。

2014年，与中科众瑞（哈尔滨）清洁能源股份有限公司联合建成生产线，产出电动汽车低温动力电池、轨道交通车辆动力电池、电力储能电池、通讯基站备用电源以及高技术装备等重要行业的特种电池。

2016年，与中盈志合吉林科技股份有限公司合作，投资约1亿元开展宽温镍氢电池项目建设，目前，该项目年产量约4000万瓦时，产品已通过ISO/TS 16949汽车行业生产件质量管理体系认证，成为纯电动公交车企业合格供应方。相关电池不仅可在零下45℃至零上60℃环境下应用，且10分钟即可充电50%，有效解决了电动汽车在高寒地区的普及问题。

未来，中科院长春应化所将借助我国稀土资源优势，继续拓展宽温镍氢电池在航天器、南北极科考设备、轨道车辆、军事装备等领域应用，持续研发更高能量密度、更大输出功率、更長循环寿命的宽温镍氢电池，着力解决新能源动力领域的科技瓶颈和应用难题。endprint