锂离子动力电池系统产业化技术研究项目课题申请书.doc

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1、 申请受理编号： 密级：公开 秘密 机密 绝密 国家高技术研究发展计划（863计划）项目课题申请书 技术领域名称： 现代交通技术领域 项目名称： 节能与新能源汽车重大项目课题名称： 锂离子动力电池系统产业化技术研究 依托单位： 申请负责人： 中华人民共和国科学技术部填 写 说 明一、请严格按照表中要求填写各项。二、项目课题只能由法人提出申请，法人是当然的课题依托单位，且须指定一名自然人担任课题申请负责人。课题申请负责人在该课题批准后的实施过程中，是该课题的课题组长。每个课题申请只能有一个课题申请负责人和一个依托单位，课题的协作单位不超过5家。三、申请书中第一次出现外文名词时，要写清全称和缩写，

2、再出现同一词时可以使用缩写。四、组织机构代码是指课题承担单位组织机构代码证上的标识代码，它是由全国组织机构代码管理中心所赋予的唯一法人标识代码。五、申请者应客观、真实地填报申请材料，尊重他人知识产权，遵守国家有关知识产权法规。在申请书中引用他人研究成果时，必须以脚注或其他方式注明出处，引用目的应是介绍、评论与自己的研究相关的成果或说明与自己的研究相关的技术问题。对于伪造、篡改科学数据，抄袭他人著作、论文或者剽窃他人科研成果等科研不端行为，一经查实，将记入信用记录。六、课题依托单位的管理员用户需在审核意见中填写依托单位负责人姓名，并经征求协作单位意见后填写协作单位负责人姓名，提交国家科技计划项目

3、申报中心后，即视为审核意见有效。一、基本信息课题名称锂离子动力电池系统产业化技术研究行业领域现代交通技术预计完成年限2.5课题密级秘密级预期成果类型新技术、新产品课题申请单位信息单位名称单位性质通讯地址邮政编码所在地区单位主管部门联系电话组织机构代码传真号码单位成立时间电子信箱课题申请负责人信息姓名性别出生日期职称最高学位从事专业联系电话移动电话传真号码电子信箱证件类型证件号码协作单位信息单位名称单位性质课题经费来源（万元）总经费申请863计划资助其它国家级资助(包括部门匹配)地方政府匹配银行贷款自有资金其它资金经费备注二、课题组主要研究人员情况（本部分字数要求3000字以内）序号姓名性别出生

4、日期职称职务专业累计为本课题工作时间（人月）课题组中职务（组长、副组长或成员）在课题中分担的任务所在单位1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435参加课题总人数 50 其中：高级职称 1 人， 中级别职称 12 人， 初级职称 22 人， 无职称 15 人；其中具有：博士学位 人， 硕士学位 6 人， 学士学位 29 人， 其它 15 人； 合计：投入 1500 人月22课题组长、副组长目前承担863计划和其它国家科技计划课题情况（请填写下表,如有未尽事宜应进行说明）姓名承担课题名称课题经费数（万元）课题开始时间课

5、题结束时间所属科技计划纯电动汽车极其快速充电系统研究开发19702007年6月2008年12月863计划深圳市典型城市工况下电动汽车试验运行技术考核研究17872007年6月2009年12月863计划其他说明事项：2.3课题组长及课题组主要成员是否曾就相同或类似课题向863计划和国家其它科技计划提出申请（如有，请说明申请人姓名、申请科技计划名称、申请课题名称、申请时间、申请结果等情况，并说明与本课题申请的关系）无三、课题情况(本部分字数要求20000字以内)3.1课题简介（简要说明课题的目的意义、主要研究内容、预期目标等。字数要求1500字以内）3.1.1 课题的目的意义锂离子动力电池系统，具

6、有能量高、功率高、寿命长等特点，是目前最具产业化前景的汽车新能源之一。磷酸铁锂等新材料的出现和应用，又为解决车载动力电池安全性和寿命问题提供了新方案。加上日趋成熟的电动车市场，发展车载动力电池系统及其产业化正面临前所未有的良好机遇。为此，我们要重点开发高能量、高功率、长寿命、安全可靠、温度适应性强的锂离子电池，并系统地开展产品的优化设计、规模生产工艺、一致性控制与成本控制技术研究，同时加强锂离子电池正负极材料、隔膜、电池管理系统等相关产业链的建设。目标是实现大规模量产，推动新能源汽车产业的发展，实现其在经济、政治、科技、环保上的重要意义。3.1.2 课题的主要研究内容1. 研制开发高能量型和高

7、功率型锂离子动力蓄电池，能量密度水平、功率密度水平和其他各项性能达到相应的指标，并进行产品的优化设计。2. 严格控制原材料的纯度和批次稳定性，优化电池公差设计，改善电池制程工艺，研发高精度制程设备，采用无尘、干燥环境，标准化、自动化生产线提高电池的一致性。3. 推进锂离子动力蓄电池规模生产项目。设计并优化规模生产工艺。4. 研究锂离子动力蓄电池管理系统技术。对动力蓄电池组进行实时监控，采样电池电压、温度、电流，估算电池组SOC（State of Charge，荷电状态），保证动力电池系统的安全可靠使用。5. 研究磷酸铁锂材料的合成路线及方案优化、材料颗粒的表面修饰、合成材料的掺杂改性等内容，从

8、中优选出一个方案用于量产。6. 研究动力电池负极材料的产业化关键技术即负极材料的安全性、材料制备工艺技术、规模生产及成本控制研究等。7. 隔膜原材料的筛选及预处理工艺的优化；共混挤出工艺设备的研究；双向拉伸、后处理工艺设备的研究。8. 研究国内外锂离子动力蓄电池最新的发展趋势，跟踪收集论文、专利和情报，挖掘和研究有前景的新材料、新技术。9. 研究高功率性能和高质量比容量的正负极材料，开发相应的工艺技术，制备超高功率和超高能量动力蓄电池。3.1.3 课题的预期目标1. 开发容量规格在50Ah和150Ah左右的高能量型锂离子动力蓄电池，能量密度达到110 Wh/kg，50Ah电池内阻小于3.0 m

9、，150Ah电池内阻小于2.5 m。满足6C(30s)放电和4C(60s)充电要求，使用温度范围-2560，搁置温度范围-4080，常温下搁置28天荷电保持能力90，电池组常温循环寿命1500次。2. 开发容量规格在10Ah和20Ah左右的高功率型锂离子动力蓄电池，达到或超越科技部提出的各项性能指标。3. 2010年建立10万套/年的锂离子动力蓄电池生产工厂，通过优化的工艺设计和品质控制，使产品达到品质技术要求并且降低成本。4. 动力蓄电池管理系统形成与动力蓄电池配套的产品线，可满足磷酸铁锂的电池组管理的需要，并形成产业化能力推动混合动力和纯电动汽车产业的发展。5.正极材料预期目标：合成磷酸铁

10、锂（LiFePO4）材料的比容量150mAh/g，合成磷酸铁锂材料的振实密度1.0g/cm3，磷酸铁锂材料的研发以能量型为主，倍率性能10C，循环性能满足常温2000次循环后的容量初始容量的80%，安全性能满足动力蓄电池的要求。通过简化工艺、提高效力、降低能耗等控制手段，达到降低成本的目的。6. 负极材料预期目标：比容量330mAh/g，振实密度1.0g/cm3，能量型倍率放电性能10C，功率型放电性能30C，具备10C以上充电接受能力，循环寿命常温2000次不低于初始放电容量的80%，安全性能满足动力蓄电池要求，成本降低20%以上。7. 掌握锂离子蓄电池隔膜生产的工艺技术，实现规模生产，降低

11、生产成本。8. 锂离子动力蓄电池产业通过TS16949体系认证。9.开发新型锂离子动力蓄电池，全面提升电池各项性能。3.2课题主要研究技术的国内外发展现状与趋势，课题主要研究技术国内外专利申请和授权情况3.2.1国内外发展现状与趋势锂离子电池的兴起是由于其本身综合性能最好，故能在规模空前、发展速度惊人的便携式电子设备储能器件市场上逐渐取代镍镉电池、镍氢电池而占据主导地位。从国家战略来看，传统油煤气等矿物能源会很快枯竭，二十一世纪后期将无油可用。由于中国是贫油国家，故石油的形势更为严峻。锂离子电池作为一种产业化的新型二次能源具有战略性意义，特别是锂离子电池在电动车领域大规模应用的前景一旦变成现实

12、，将可取代部分石油。另外，大规模应用锂离子电池等新型绿色能源将有助于全球环境问题的缓解。在大气中80%的CO2来自于能源消耗，随着能源消耗量的增长，CO2释放量在快速增加，1990年已达59亿吨，到2000年达84亿吨。这种排放已使自然界CO2循环的平衡被打破，是地球气候变暖及形成温室效应的重要原因，而气候变暖将对生态环境造成严重的破环。发展锂离子电池顺应了人类对环保的呼声和社会和谐发展的需要。作为军民两用的战略性技术，锂离子电池对发展IT、新能源及环保等高技术产业具有重要的作用，同时可广泛应用于现代化军事装备、交通运输等领域中，具有广阔的市场前景。锂离子电池在动力和储能方面具有大规模应用的潜

13、力，未来用于电动车辆和储能的大功率能源器件和材料产业将有千亿元级的市场规模，国内外正在竞相开发中。作为电动车以及混合动力车等新能源车关键部件的车载动力电池，正受到跨国汽车巨头和各大电池厂商前所未有的关注。在锂电池领域市场份额居全球首位的三洋电机将加强对车用锂电池研发及生产领域的投资，并从2009年开始批量生产。目前正联手德国大众汽车公司开发专门用于混合动力车的大容量锂电池，并准备在2012年正式投入环保汽车的使用。丰田汽车公司携手松下电器公司大幅增产用于混合动力车等环保车型的车载电池。日产和NEC将共同耗资200亿日元(约合1.94亿美元)，在全球首次量产混合动力车及电动车等环保型汽车专用的锂

14、离子电池。新的合资工厂将在2009年初正式投产，初始阶段的锂电池产量将可提供一万辆混合动力车或电动车使用，未来的产量将提高五倍。三菱重工计划2010年量产面向电动汽车、混合动力车的锂离子电池，供给国内外汽车厂家。东芝去年年底也宣布涉足混合动力车等使用的车载电池业，2010年之前投资200亿日元建成量产体制。专家预测，从现在到2015年，全球市场对混合动力汽车电池的需求将增加三倍，价值总额达23亿美元，将于2009年首次应用在混合动力汽车上的锂离子电池可能会占据整个电池市场的半壁江山。日美欧汽车大厂预计2010年前后将正式在乘用车上搭载锂离子电池。从日韩电池巨头与汽车厂商的合作动向可知锂离子动力

15、电池时代将迎来新一轮的变革。日本IIT咨询公司报告提供的数据分析表明，2008年世界锂离子电池实际增长率将达18。到2020年，中国车用动力电池市场规模将达到数千亿元。报道数据还显示，近年来电动工具采用锂离子动力电池替代镉镍电池呈加快态势，已经成为除手机、笔记本计算机外的第三大锂离子电池应用对象。此外，电动自行车和电动摩托车是一个不小的市场，特别是对我国尤为重要。随着人民生活水平的提高，对电动自行车和电动摩托车的需求会大量增加。3.2.2课题研究技术国内外专利申请情况 与本申请课题有关的技术领域公开文献报道表明，目前困扰锂离子动力电池产业化的问题是安全和成本，国内外正在努力研究攻克这两大技术难

16、题。若能够抓住机遇，经过两年的努力，大力开展能量型和功率型双向发展的锂离子动力电池产业化工作，则对我国在电动车、笔记本以及电动工具领域抢占国际市场有极大的推动作用。磷酸铁锂材料的专利虽然大都被国外的几家公司申请，但几家公司之间因为专利问题存在着多起诉讼案件，如：A123公司2006年4月和H-Q公司的专利诉讼案、2006年9月和UT大学的专利诉讼案。Valence公司与H-Q公司分别在2004年9月和2006年2月存在着专利诉讼。UT大学有5起和磷酸铁锂专利相关的诉讼案。所以只要国内在基础研究和知识产权方面进行更大的投入，磷酸铁锂材料的专利问题同样可以获得突破。电池隔膜材料方面，日本东燃、旭化

17、成、日东公司以及美国ENTEK公司在湿法工艺制备锂离子电池隔膜方面有较大量的专利申请和授权。美国Celgard和日本宇部公司在干法工艺制备锂离子电池隔膜方面有较大量的专利申请和授权。中国科学院北京化学所在干法制备聚丙烯(PP)多孔膜方面有专利授权。电池负极材料方面，现有负极相关专利石墨方面主要集中在日立、三星、三洋、松下、索尼等公司，国内也有部分单位和个人拥有相关专利；无定形碳方面主要集中在吴羽、索尼等公司，国内相关研究还很少。虽然现在有大量的负极专利，但能同时获得低温充放电、大电流充放电、长循环寿命、高容量等性能的专利还没有，这是我们工作的主要突破点。3.3课题主要研究内容、拟解决的技术难点

18、和可能的创新点，及技术风险分析（包括技术障碍、解决途径及风险因素）3.3.1本课题将主要研究内容、拟解决的技术难点和可能的创新点3.3.1.1 高能量/高功率型车载动力蓄电池的开发1.主要研究内容 正极设计 优化正极活性物质、粘结剂、导电剂的选型和配比，调整正极片的体密度、孔隙率等，将正极的电子导电性和离子导电性最大化，保证正极的比容量发挥和优异的循环寿命。 负极设计 以高容量、高性能和低成本为负极选型导向，以最优的配比保证负极片的均一性、稳定性以及良好的电解液浸润性，增强锂离子在负极材料的固相扩散速度，提高负极充放电能力。 电解液设计 多元溶剂匹配和合理的锂盐类型、浓度组成相应的电解液体系，

19、达到良好的离子导电性、高温高电压下的稳定性，保障正负极活性物质电性能的充分发挥。 隔膜设计 优选合适的隔膜材料，着重研究隔膜在制程和长期使用中物理性能和化学性能变化，提高在各种滥用条件下的可靠性，满足电池使用寿命的需求。 电池设计 通过电流分布模型、热模型、力学模型、电化学模型等确定电池极片结构和极芯设计。强调针对内部短路的主动防护设计和被动安全结构的合理有效利用，提高电池在恶劣使用环境和滥用条件下的安全性和可靠性。优化内外部电流分布密度和通导能力，降低电池阻抗和热量生成。注重空间的有效利用，以达到更高的能量密度。优化极芯的可制造性和可装配性设计，降低生产工艺难度和可能的过程变差。2.拟解决的

20、技术难点 高能量密度/高功率密度电池极片和极芯设计； 电池低温下充放电性能提升； 电池大倍率充电性能； 电池自放电； 电池的循环寿命； 电池的可靠性（密封性，耐候性，连接可靠性等）。3.可能存在的创新点 优化的可支持大倍率充放电的电池极片和极芯设计； 改良的具有良好可靠性的电池结构设计； 完善的相关电池设计模型； 适用于车用的新型动力电池； 适宜车载动力电池生产的简单高效的工艺路线。3.3.1.2 车载模组及包体结构的开发1. 主要研究内容研究、开发、优化车载动力电池的单体电池结构、电池组结构和电池包体结构，单体电池之间的连接方法、电池组之间的连接方法及电池组的固定形式。2. 拟解决的技术难点

21、电池单体需满足安全、密封、耐侯、耐化学、抗震、制造工艺、单位质量、低成本的要求；电池组需满足安全、耐侯、耐化学、抗震、抗冲击、制造工艺、可装配、可维护、通用、绝缘、密封、单位质量、低成本的要求；电池包需满足安全、绝缘、密封、质量、温度调节系统的有效性、信息反馈系统可靠性、装配可靠性、抗震、抗冲击、可维护性、低成本等要求。电池总成需具备适应强振、挤压、翻滚、碰撞等各种极端工况的能力。3. 可能存在的创新点电池单体的安全、连接、定位、密封、固定、绝缘、加热、散热结构；电池组的布局、密封、防振、安全、可靠性；电池包的安全、连接、定位、密封、固定、绝缘、温控、信息反馈等。3.3.1.3 规模生产工艺和

22、品质控制体系的开发电池生产规模直接影响电池的生产成本，其关键影响因素之一就是其生产工艺。在产品设计时即考虑产品生产过程实现的可行性，充分优化产品参数；通过模型仿真、实验验证等实现和优化产品生产工艺的可行性、简便性、高效性。动力电池系统一般是由若干电池串联而成，这对诸如电池一致性等电池相关特性提出了很高的要求。在产品设计阶段和过程设计阶段，通过DFMEA、PFMEA等工具，充分考虑和识别电池可能存在的风险和问题；通过公差分析、仿真模型、验证实验等反复验证和优化产品设计参数和过程参数；建立适用于动力电池的统计过程控制体系，确保产品质量；建立品质数据的电子化管理系统和完善的产品追溯体系，保证能快速有

23、效地追溯到每一支电池及其所使用的关键物料。DFMEA，潜在设计失效模式及后果分析，用于分析、识别产品设计的潜在失效模式、后果及原因机理以预先采取措施防止问题的发生。PFMEA，潜在过程失效模式及后果分析，用于分析、识别产品制造和装配过程的潜在失效模式、后果及原因机理以预先采取措施防止问题的发生。3.3.1.4 动力电池管理系统的开发动力蓄电池管理系统研究内容: 单体电池电压监控；单体电池温度监控；电池组电流监控；电池组总电压监控；基于单体最值参数的管理技术；研究电池热管理技术；研究电池SOC计算技术；电池及电池管理系统故障自诊断研究；系统安全性、可靠性、电磁兼容性研究。3.3.1.5 锂离子电

24、池正极材料的开发磷酸铁前驱体合成的主要研究内容包括：可行性；合成温度；搅拌速度；pH值控制；固含量；平均滞留时间，产率（效率）；收率；材料粒度；产物纯度；磷铁比例等。磷酸铁锂材料合成的主要研究内容包括：材料合成的工艺路线选择；合成材料的比容量（含质量比容量和体积比容量）；合成材料的导电性（含电子导电性能和离子导电性能）；合成材料的密度（含振实密度和压实密度）；合成温度的选择；表面修饰；掺杂改性；合成材料的流变性；过程中微观分散和一致性；合成过程的难易程度、安全及环境问题；合成成本问题；合成材料的综合性能等。3.3.1.6 锂离子电池负极材料的开发。负极材料开发上拟解决的技术难点有以下几个方面：

25、 1、大电流放电性能。目前锂离子电池负极的大电流性能尚不能满足高性能动力蓄电池的使用需求，必须采取一些独创的掺杂改性或表面改性方法来提高其大电流充放电性能，使其满足高性能动力蓄电池的使用要求。 2、快速充电能力。锂离子电池的充电方式主要为恒流恒压充电，充电电流低、充电时间长，尤其是恒压充电阶段充电效率更低，无法满足动力蓄电池的使用要求，本课题将就此方面进行深入研究，探求负极充电机理、充电影响因素、关键控制步骤，解决影响快速充电的重要问题。 3、安全性。安全性是限制锂离子动力蓄电池实用化、产业化的重要因素。影响锂离子动力蓄电池安全性的因素有很多，负极也是其中重要的一个因素。主要表现在充电过程尤其

26、是过充或快速充电过程中锂在负极易形成锂枝晶，造成电池内部短路从而引起安全事故；此外，负极中含有的杂质或电解液中含有的杂质也有可能在负极析出形成枝晶，引起安全事故，因此提高负极安全性的工作主要是从抑制枝晶方面进行。 4、循环性。负极是影响锂离子动力蓄电池循环性的重要因素，在电池循环过成中锂离子在负极中反复嵌入脱出，石墨体积反复变化，导致石墨层间结构不断发生变化，最终剥离破碎导致电池容量下降。3.3.1.7 锂离子电池隔膜产业化的开发。本课题主要进行原材料筛选及预处理工艺的研究；进行原材料共混挤出工艺及设备的研究；进行双向拉伸、后处理工艺及设备的研究.1 原材料筛选及预处理工艺的研究。锂离子电池隔

27、膜的机械强度、闭孔破膜温度、热收缩、耐氧化性能、高低温性能等在很大程度上取决于其原材料的性能。本课题将对基体树脂的种类、分子量和分子量分布、熔融指数、各组分配比等进行研究，从而实现课题要求的各项技术指标。本课题还将对原材料的预处理工艺进行研究，使得后续混合更加均匀，提高最终产品的质量稳定性。2 原材料共混挤出工艺及设备的研究。本课题将从工艺和设备方面入手，提高原材料混合的均匀性和挤出的稳定性：3 双向拉伸、后处理工艺及设备的研究。双向拉伸及后处理是制备锂离子电池隔膜过程中最重要的步骤，不仅对机械强度、透气性、热收缩等基本性能有很大影响，还决定了隔膜性能、厚度的一致性。本课题将对双向拉伸、后处理

28、工艺及设备进行研究。3.3.2技术风险分析1.续航里程即电池容量一直是困扰电动车发展的技术障碍。随着人们经济生活的日益频繁和社交圈的扩大，人们不可能花大量时间在充电站或者家里等待。所以续航里程成了电动车及电池最为重要的指标之一。目前比亚迪已经开发50Ah和150Ah的高能量型锂离子动力电池。搭载50Ah锂离子动力电池的F3DM和F6DM双模混合动力车，单次充电纯电动模式续航能力达到100km以上。e6纯电动力车搭载容量高达150Ah的锂离子动力电池，单次续航能力在300km以上，已经可以达到正常使用的需求，公司有信心继续提升此项性能。2.电池使用温度范围使电动车在不同地域的使用受到了限制。公司

29、研发的动力电池，通过专门开发的电池热管理系统，专门对电池的工作温度和充电温度进行自动调控，加上一些适宜低温工作的新材料、新技术的使用，目前开发的车载锂离子动力电池系统可以在最低40的环境下充放电，解决了电动车的使用范围问题。3.使用便捷性对电动汽车电池提出了充电时间短的需求，市场上现有多数动力电池尚不能满足。公司研发的动力电池基本上克服了充电时间过长的问题，目前，我们的纯电动汽车电池大约只要充电10分钟，即可充满70%，在商业化的道路上迈出了可喜的一大步。4.成本是目前混合动力和纯电动汽车产业化的最大挑战之一，其中最重要的原因是电池价格高。比亚迪具有强大的垂直整合能力，可以自行开发锂离子动力电

30、池所需的各种原材料和配套设备，可以有效的控制和降低原材料和设备成本。磷酸铁锂正极材料的应用，相较钴酸锂正极，进一步降低了材料成本。另外，比亚迪在锂离子电池方面具有着由来已久的成本优势，在与同行业相比比亚迪一直保持着良好的性价比。这些优势为制造高性价比的锂离子动力电池创造了有利条件。5. 负极材料开发上结合预期工艺路线，存在以下不确定因素：（1）材料表面处理方法很多，机理不明确。现只有XPS可进行表面测试，准备购买新的测试设备。（2）需要耐腐耐压设备；（3）现有造粒方式和设备是否能满足工艺要求尚不确定；（4）反应炉及配套设备成本比较高。在完善配套设备的采购和建设后，可以规避这些风险。6.隔膜方面

31、本课题主要涉及聚合物共混技术和薄膜双向拉伸技术。用于本课题聚合物共混的设备是双螺杆挤出机，其广泛应用于塑料、橡胶加工行业，属于比较成熟的机械产品。在工艺方面，本课题涉及聚合物与大量液态添加剂的共混，可能会遇到混合均匀性及挤出压力稳定性等方面的问题，但塑料加工行业内有类似的经验可以借鉴，再加上课题组成员对于混合工艺与设备匹配方面多年来积累的经验，应该可以解决共混问题。目前，薄膜双向拉伸技术已经是业内十分成熟的技术。本课题研究的体系与通常的双向拉伸聚丙烯、双向拉伸聚酯有所不同，可能会存在一些技术风险，但拉伸工艺条件没有太大差异，查阅相关体系的技术文献和专利，也并没有对拉伸工艺提出太苛刻的要求，因此

32、，通过对一些工艺参数的调整应该可以解决拉伸问题。7.正极材料方面存在以下技术风险：1）前驱体磷酸铁的合成过程中能否使大部分的一次颗粒团聚成二次颗粒并使二次颗粒的粒径在25微米以上；产业化后连续的合成过程中是否会有其它影响产物纯度和磷酸铁的反应产生。2）磷酸铁锂的合成过程中，以水取代酒精作分散剂，工艺过程中的安全及成本问题自然可以降低，但是能否解决浆料干燥后的结块问题；高密度的磷酸铁锂材料的比容量、倍率、循环等性能和低密度材料会有什么样的差别。8. 动力电池管理系统的安全性、电磁兼容性、SOC的计算及采样精度也是系统产业化的一个挑战。比亚迪通过自主研发，通过多级安全保护和对电池失效及电池管理系统

33、自身失效的自诊断，可以保证电池系统处于一个安全、良性的工作状态。通过设备检测及现场测试，使EMC可达到汽车电器的相关标准。SOC的计算通过精确测量和结合大量数据分析后的自诊断，可以达到较高的精度，但由于目前行业内没有统一的测定方法和标准，如何测定SOC的精度仍是本项目的一个风险。另外，由于本系统检测电流范围较宽，需要兼顾小电流段及大电流段，整个量程的精度是一个较大的挑战。温度采样方面，由于温度采样点多，温度传感器的精度及成本之间的矛盾也是影响产业化的一个重要因素。3.4课题预期达到的目标、主要技术和经济指标，可获得的成果、知识产权和人才培养情况1.本课题的锂离子动力电池系统上应达到的技术和经济

34、指标如表1所示表1容量规格（Ah）10、2050150功率密度（W/kg）1800700500能量密度（Wh/kg）65110110最大放电倍率30C(20s)6C(30s)5C(30s)最大充电倍率10C(10s)4C(60s)4C(60s)单体电池内阻（m）2.03.02.5单体电压偏差（V）0.02单体容量偏差（）2使用温度范围（）-2560搁置温度范围（）-4080荷电保持能力（常温下搁置28天）90SOC估算误差（）5安全性通过行标或规范要求电池组循环寿命（万公里）15可靠性在环境相对湿度100条件下，动力蓄电池组能够正常工作；满足整车行使3万公里型式试验的相关要求。成本（元/Wh）

35、322高功率型，其余为高能量型。动力蓄电池系统。循环寿命里程按工况法测试或等效测试。动力蓄电池系统（不含管理系统）。2.负极材料计划达到的主要技术和经济指标为：比容量330mAh/g，振实密度1.0g/cm3，能量型倍率放电性能10C，功率型放电性能30C，具备10C以上充电接受能力，循环寿命常温2000次不低于初始放电容量的80%，安全性能满足动力蓄电池要求，成本降低20%以上。本课题完成后每年可提供10万台套锂离子动力蓄电池系统所需高性能负极，并建成相关测试、检验配套系统。3.研究并掌握锂离子动力蓄电池隔膜的制备技术，降低生产成本，并实现规模生产。计划达到的主要技术和经济指标为：隔膜使用温

36、度-4070，孔隙率40%-60%，隔膜厚度15-40m，厚度公差2m，闭孔温度135，具有优良的透气性等特性，安全性满足动力蓄电池要求。在达到上述技术指标的同时，严格控制、降低锂离子动力蓄电池隔膜的生产成本，预计其生产成本较现有锂离子电池隔膜下降20%以上。4.通过对磷酸铁锂项目的研发，使合成的磷酸铁锂材料应用于车载动力电池，并且具有高的质量比容量和体积比容量（比容量150g/cm3,振实密度1.0 g/cm3,压实密度2.4g/cm3）；常温循环2000次后的容量初始容量的80%；安全性能通过动力电池安全性能测试；倍率放电性能10C。主要经济指标：从原材料开始首先合成高密度的磷酸铁，然后利

37、用磷酸铁和锂源、碳原及其它掺杂改性材料一起进一步合成磷酸铁锂，再经简化工艺；提高效力；降低能耗等控制手段，达到降低成本的目的。5.动力蓄电池管理系统目标：电压检测精度0.5，电流检测精度0.5，温度检测精度0.5，SOC估算精度5%，故障间隔里程不低于30000公里，电磁兼容性符合汽车电器设备电磁兼容性标准，形成2个以上系列产品。动力蓄电池管理系统形成与动力蓄电池配套的产品线，可满足磷酸铁锂的电池组管理的需要，并形成产业化能力推动混合动力和纯电动汽车产业的发展。6. 2010年底前通过TS16949体系审核和认证。3.4.3可获得的成果1. 高能量型和高功率型电池产品及其开发经验的积累。2.

38、锂离子动力电池批量生产工艺。3. 锂离子动力电池生产工厂。4. 在动力电池结构设计、电芯设计上申请一批国际国内专利。5. 动力蓄电池管理系统产品。6. 动力蓄电池管理生产工艺。7. 动力蓄电池管理生产工厂。8. 本课题完成后每年可提供10万台套锂离子动力蓄电池系统所需高性能负极，并建成相关测试、检验配套系统。预计可获得2 - 3 项锂离子蓄电池高性能负极材料科研成果，并形成具有自主知识产权的产业化体系。9. 针对磷酸铁锂材料的合成方法和产品在国内外申请一批专利。10.优选出一套适合于生产的合成工艺路线。11.批量生产出高质量的磷酸铁锂材料，并应用于动力电池和工具电池。12.建立一套完整的从材料

39、到电池检测体系。13.建立年产万吨以上的磷酸铁锂材料的生产基地。14.锂离子动力蓄电池隔膜批量生产能力。15.掌握热致相分离法制备聚烯烃多孔膜的控制技术。16.掌握聚合物共混技术。3.4.4知识产权和人才培养1. 造就一支具有自主创新能力的锂离子动力电池开发团队。2. 培养一批熟悉锂离子动力电池的研发工程师、设计工程师、工艺工程师、结构工程师、设备工程师和项目管理人员。为国家今后相关产业的发展作充足的技术储备及人员储备。3. 申请一批锂离子动力电池相关的结构设计、电芯设计、新技术应用方面的专利。4. 申请一批动力蓄电池管理相关发明、新技术应用及结构专利。5. 培养一批熟悉电池管理技术的研发工程

40、师、设计工程师、测试工程师及项目管理人员。6. 形成一支具有自主研发创新能力的电池管理技术开发团队。7. 培养一批在磷酸铁锂方面具有自主研发和测试评价能力的研发、技术人员8. 培养一批在磷酸铁锂方面懂工艺、生产和管理的高级材料制备人员。9. 在本课题的研究过程中，可以在原材料配方及预处理工艺、混合工艺、双向拉伸及后处理工艺设备方面申请相应专利。通过本课题的研究，可以培养一批在聚合物共混、薄膜双向拉伸方面的工艺、设备工程师。3.5课题拟采取的研究方法，课题技术路线及其可行性分析3.5.1.2课题拟采取的研究方法本课题将严格按照TS16949体系流程全面推进。如图1所示。制订详细的先期产品质量策划

41、（Advanced Product Quality Planning, APQP），制订APQP各个阶段的控制计划，严格按照APQP开展工作。在APQP各个阶段完成所必须的各项文件，尤其需要在各个阶段认真做好TS16949体系五大手册所规定的工作，如DFMEA（Design Failure Mode and Effects Analysis设计失效模式和后果分析）、PFMEA（Process Failure Mode and Effects Analysis过程失效模式和后果分析）、MSA（Measurement System Analysis测量系统分析）、SPC（Statistic Pro

42、cess Control统计过程控制）和PPAP（Production Part Approval Process生产件批准程序）等。3.5.2 技术路线3.5.2.1 锂离子动力蓄电池 正负极材料选型以及配方优化； 电解液体系和隔膜材料的选择； 电池的电性能和结构设计； 电池包体结构的设计。3.5.2.2 正极材料以亚铁盐、磷酸、氧化剂、氢氧化钠为原材料，经过一系列反应产生磷酸铁沉淀。通过控制流量调节沉淀在反应釜内的平均滞留时间，促使沉淀颗粒长大并溢流至陈化罐进行陈化，经固液分离、洗涤、干燥得FePO42H2O ，再对含有结晶水的磷酸铁进行高温脱水晶化，即得高密度的磷酸铁。以磷酸铁、锂源、碳

43、源和添加剂为主要原材料，采用高温碳热还原法，经混料、球磨、干燥、在具有气氛保护的炉内烧结、气碎、筛分，即可以得到密度高、性能优异的磷酸铁锂材料。3.5.2.3 负极材料本课题将按照APQP流程进行相关工作，重点在于DOE、DFMEA、PFMEA等过程。可用于材料测试的手段包括XPS、XRD、SEM-EDS、ICP、TG-DSC等。本课题拟采取两条工艺路线进行研究：1、以碳为主链的聚合物为原材料的制备路线，其主要工艺路线为：主原材料+添加剂共混固化造粒表面处理热解后处理成品2、以石墨为主要原材料对其进行改性的制备路线，其主要工艺路线为：原材料分选球化表面处理掺杂低温包覆固化热解除杂以上两条路线是在参考许多前辈大量工作基础上提出来的，国外按照类似路线1的工