文/国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心副主任 黄晓东
一、锂离子电池在电动自行车上的应用现状
随着能源的日益紧缺和节能环保的理念日益深入人心，我国政府十分重视电动交通工具的研究与应用。电动自行车以其经济、便捷等特点，发展十分迅猛，成为普通老百姓出行首选的个人交通工具。据中国自行车协会统计，2013年产量达3695万辆，其中锂电池电动自行车231万辆。全社会保有量达2亿辆。传统的铅酸蓄电池由于性价比高，是现阶段电动自行车的主要动力来源，2013年占比约为93.7%，锂离子电池占比约为6.3%，比2012年增长2个百分点，2014年锂电车的占比有望达到总量的10%。随着国家对环境保护的进一步重视，2011年九部委出重拳联合整治铅酸蓄电池，随后工信部、环保部对铅酸蓄电池实施生产准入管理，为锂离子电池在电动自行车上的广泛应用提供了良好的机遇。
1. 推广应用的机遇
——市场需求。锂离子电池在电动自行车上的应用，使得电动自行车骑行更轻便、外观更时尚，符合城市消费者的需求。据统计，2012年锂电车产销量约150万辆，2013年231万辆，2014年预计突破300万辆，近三年年均增长40%。事实表明：消费者对锂电车的需求呈快速上升趋势。
——环境需要。近年来，因儿童血铅事件和铅酸蓄电池环境污染事件的频发，环保部等九部委开展了铅酸蓄电池行业的专项整顿，环保部门展开环保核查，工信部实施生产准入管理。据近期公布的数据，铅酸蓄电池企业从整治前的1700余家，锐减至约400家，其中通过环保核查的约47家，通过准入的13家。发展更环保、比能量更高、循环寿命更长的锂离子电池，符合节能环保的大趋势。
——行业重视。目前，国内多数知名电池企业均十分重视电动自行车用锂离子电池的研究与生产，星恒、力神、比克等已量产并广泛应用于电动自行车，天能、超威等铅酸电池龙头企业纷纷加大锂电池的技术研发，扩大生产规模。各行业协会、标委会也做了大量的工作。由全国电动自行车分标委牵头起草的《电动自行车用锂离子电池综合标准化技术体系》已经由工信部发布，《电动自行车用锂离子电池产品 规格尺寸》（QB/T4428-2012）已经实施，BMS管理系统、型号命名与标志要求、锂电池充电器等多个标准正在加紧制定。中国自行车协会会同中国电池工业协会成立了动力锂离子电池（电动自行车）技术协作与推广应用委员会，大力推动锂离子电池在电动自行车上的应用。中国化学与物理电源行业协会与天津自行车电动车协会立足天津，开展了天津地方标准DB12/T246-2012《电动自行车用锂离子蓄电池组和充电器通用技术条件》的修订工作，现已发布实施。主管部门、行业协会、生产企业和标准化组织，都在努力推动锂离子电池在电动自行车上的应用。
——政府支持。在国家大力发展新能源汽车以及整合铅酸电池产业的大背景下，工信部、科技部等部委出台发展规划，支持动力型锂电池及其正极材料、隔膜、电解质、负极材料的规模化生产和创新技术研究。同时，锂离子电池的产业链向上游延伸到了锂矿资源，以江西宜春、四川阿坝、青海和西藏等为代表的锂矿资源丰富的地区因其具备发展锂离子电池产业得天独厚的条件，纷纷提出了适合于自身的锂离子电池产业发展规划。锂电池在电动自行车上的应用具备较好的产业基础和技术可行性，工信部和质检总局结合电动自行车国家标准的修订，专门向国务院呈交报告，提出完善锂电池标准体系、建立售后和回收体系、给予适当补贴等建议，推动锂电池电动自行车的发展。
图1 2010年国内锂电产业分布情况
2. 亟待解决的问题
——性价比仍需提高。与传统的铅酸蓄电池相比较，锂离子电池具有体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环寿命长等优点，但价格相对较贵。因此，锂离子电池要想逐步取代铅酸蓄电池，在电动自行车上得到大量的应用，必须提高性价比。以36V10Ah电池组为例：铅酸蓄电池的价格约为350元，重量为14～15kg，正常使用寿命约1年半左右；而锂离子电池组的重量为4.2～4.5kg，价格约为1100元，是铅酸的3倍，但其使用寿命并未达到期望的比铅酸长3倍。因此，目前消费者多数仍偏向于使用性价比更好的铅酸蓄电池。
——安全性亟待解决。锂离子电池的安全性问题是制约其在电动自行车上广泛应用的又一关键因素。从技术上看，目前锂离子电池尚未完全解决因过放、过充、过热、挤压、针刺、短路等引起的安全问题，导致爆炸、起火事故时有发生，影响了消费者的信心。影响锂离子电池安全的因素很多，电池材料的选择、单体质量的稳定性、电池内电压一致性、锂电池电容量一致性、锂离子电池组装配工艺的可靠性、锂电池组焊接的可靠性、锂离子电池组保护系统的可靠性等，上述影响安全的问题亟需得到解决。
——核心技术尚未完全攻克。锂离子电池主要有正负极、电解液、隔膜、外壳及相关保护装置等构成。而涉及这些主要部件的核心技术，我们尚未完全掌握。
目前，磷酸铁锂及三元系是国内多数锂电池企业首选的正极材料。磷酸铁锂两大核心技术专利包敷碳、碳热还原分别归加拿大、美国公司所有，同时磷酸铁锂还存在产品一致性、低温性能、高倍率放电、能量密度、电池制作成本等问题。锰酸锂研究时间较长，是目前较成熟的锂离子电池正极材料，并且没有专利的制约。而三元材料是已有材料的改性，更多的是工艺参数的变化。
电解液号称锂离子电池的“血液”，而六氟磷酸锂是生产电解液最主要原材料，占电解液成本的50%左右。目前全球范围内只有中国、日本实现了六氟磷酸锂产业化。由于生产技术难度非常高，在国际上主要由关东电化学工业、森田化学等几家日本企业垄断。国内只有金光高科有限公司、天津化工设计研究院、天津金牛等少数企业能生产，但产能较少，品质与国外也存在很大差距。
在隔膜方面，较多厂家仍使用进口隔膜，国产隔离膜相比国外优秀隔离膜的主要区别在国产的一致性差，使用国产隔膜会导致电池质量不稳定，无法与国外企业产品媲美。美国威能公司已开始在国内布局，现已在苏州成立了两家公司，只生产电池成品，业内未见技术输出计划，且其产品基本是用于对国外高端客户的出口，很难对国内技术水平带来较大提升。
二、锂离子电池在电动自行车上推广应用的建议
1. 营造发展氛围。锂电池具有体积小、重量轻、环保、清洁等特点，但目前性价比上与铅酸电池相比较缺乏竞争力。作为一种新型动力来源，其推广应用还需要加大宣传发动，营造良好的氛围。紧紧抓住绿色环保的概念，以公益广告等形式，让消费者从观念上自觉选择绿色环保交通工具。同时，选择合适的消费群体，以时尚、白领等中高层次消费者为突破口，扩大锂离子电动自行车的保有量。
2. 调整发展路径。鉴于锂电池目前的技术水平和性价比情况，建议首先重视在助力型电动自行车上的应用，再逐步推广到纯电动自行车，为大容量锂电池的发展奠定基础。积极在一线城市和发达地区培育助力型电动自行车的消费市场，以高品质吸引高端群体，谋求高附加值，占据高端市场，促进电动自行车用锂电池的平稳起步和快速发展。业内捷奥比、美丽行、台铃等品牌已经进行了有效的探索。
3. 推动推广应用。大众对环境保护的问题日益关注，建议政府部门出台相关政策，鼓励使用绿色能源的电动自行车。建议对生产锂离子电池电动自行车的企业给予相应的税收优惠等鼓励政策；参照家电下乡模式，在一定时期内对购买锂电池电动自行车的消费者给予每人每辆车300～500元的直接补贴。
4. 鼓励技术研究。将锂电车、锂离子电池及其原材料生产企业纳入新能源产业政策支持范围。特别对锂离子电池正极材料、电解液、隔膜、电源管理系统等企业、研究机构重点关注，给予相应政策扶持，鼓励并帮助其开展核心技术的研发，以形成拥有完全自主知识产权的产业体系。
图2 电动自行车用锂离子电池产业结构图示
5. 健全标准体系。在《电动自行车用锂离子电池综合标准化技术体系》的指导下，综合考虑原材料、正极材料、电解液、隔膜、电源管理系统、产品的售后回收等环节，加快推进相关标准制定，实现与国际标准的对接，满足产业发展需求。
6. 完善监管体系。依托现有质量监督的检验资源，加大对国家轻型电动车及电池质检中心等国家级检验中心的支持力度，在服务广大生产企业的同时，严格质量监管工作。在行业内开展风险监测与质量比较，及时发现并解决存在的安全性、成组技术等突出问题。
7. 完善售后回收体系。当前，锂电池电动自行车与锂电池企业的售后服务网络不健全，从事售后服务的专业技术人员缺乏，私自改装情况严重，既给消费者带来不便，也造成了安全隐患。同时，锂离子电池尚未形成系统性的回收方法和体系。因此，建议培训专业维修人员，完善锂离子电池电动自行车相关产品的售后与回收体系，促进锂电池电动自行车的有序发展。
