2012年第3届国际充电电池展

车载锂离子电池、铅蓄电池和电容器的展出概要

2012/04/09

概 要

 本篇报告讲述了2012年2月29日到3月2日期间,在东京国际展览中心举办的第3届国际充电电池展上,展出的车载(主要)锂离子电池、铅蓄电池、双电层电容(EDLC)和锂离子电容器的概要。
 参与的日本锂离子厂商有Lithium Energy Japan、松下、东芝和三菱重工等。
 中国大陆和台湾的锂离子电池厂商也参与了展出。中国大陆的电池主要用于客车和出租车。
 铅蓄电池方面,针对提高可充电性这个历史难题,松下开发出电动车用电池。古河电池和韩国ATLASBX开发出配备怠速停止功能或充电控制系统的汽车用铅蓄电池。
 另外,日本化工和美国Maxwell Technologies展出了车载双电层电容(EDLC)。
 拥有更高EDLC性能的锂离子电容方面,虽然尚无搭载实绩和计划,但新神户电机、旭化成FDK能源设备等均力争供货给整车厂商。

相关报告: 

第2届 国际充电电池展(1) 电池篇(2011年4月登载,仅供英语)、(2) 零部件和材料篇(2011年4月登载,仅供英语)



日本锂离子电池厂商展品

 日本锂离子电池厂商中,Lithium Energy Japan、松下、东芝和三菱重工等参与了展出。Lithium Energy Japan正在开发PHV用电池。东芝则在开发HV用电池和比现有产品拥有更高能源密度的PHV/EV用电池。
 英耐时宣布,将采购台湾PSI公司生产的锂离子电池,作为固定应用,在日本市场推广。IHI介绍了电池系统,该系统建立在合作方美国A123 Systems提出的模块化设计理念基础上。


パナソニックが出展した、18650サイズのリチウムイオン電池140個を収納するモジュール
松下:能够容纳140个18650大小锂离子电池的模块总成(实体模型)


東芝製リチウムイオン電池SCiBを搭載する三菱i-MiEV M
配备东芝产锂离子电池SCiB的三菱i-MiEV M


三菱重工が出展したリチウムイオン電池50型、40型および20型
三菱重工:锂离子电池MLiX 50型、40型及20型
(电池表面的50、40、20等数字表明电池型号)


三菱重工のMLIXを搭載する急速充電器RAPIDAS
配备三菱重工MLiX的快速充电器RAPIDAS
(JFE工程产品)


エナックスが提携する台湾のPSI社の、リチウムイオン電池セルとパック
英耐时合作方台湾PSI公司的锂离子电池和电池组

 

日本锂离子电池厂商展品

Lithium Energy Japan LEV50  供货给三菱汽车i-MiEV G(标准款)的锂离子电池。容量50Ah,电压3.7V,重量1.7kg。
LEV21F
(开发中)
 开发中的PHV用LEV21F也参与了展出。EV电池注重电池寿命和安全性,PHV电池力争进一步实现电池的小型化和高性能。容量21Ah,电压3.3V,重量640g。2012年开始生产。
LEV50使用了锂锰作正电极材料,LEV21F则采用了磷酸铁锂(LiFePO4)。据GS汤浅的资料显示,磷酸铁锂在高温下表现与传统材料不同,不会产生使可燃物质燃烧的氧气,有效提高安全性。
松下 18650大小
锂离子电池系统
 能够容纳140个18650大小(注)锂离子电池的模块总成(实体模型)。18650大小的电池单元供货给美国特斯拉汽车后,由其自行组装成电池组。另外,同样是18650大小的一般家庭用电池和电脑用、或者动力电池(用于电动工具等)在组成和性能上均不相同,供货给特斯拉汽车的是18650大小的动力用电池单元。
 动力用标准电池系统(EBV-101)。由84个18650大小的电池组成,供货给雅马哈电动摩托车EC-03和电动微型车辆。原是三洋电机产品。

(注)18650尺寸相当于直径18mm、高65mm的圆柱形电池尺寸。

东芝 i-MiEV M配备的SCiB  配备SCiB(标称容量20Ah、能源密度176Wh/L)的三菱 i-MiEV M(车辆)和SCiB车载电池组(三菱 i-MiEV M普及版,总电能从i-MiEV G的16.0kWh降至10.5kWh,售价从380万日元降至260万日元)。
开发中的“HV用”和
“PHV/EV用”SCiB
 除了现有的PHV/EV用SCiB单元,东芝还在开发HV用“高输出功率型”电池单元,在提高功率密度(W/L)的同时,也提高了加速和再生性能。此外,东芝还开发了PHV/EV用“高能源型”电池单元,能量密度比现有产品高,行驶距离也更长。
三菱重工 MLiX  锂离子电池MLiX。标准款(现有产品)50型(最大电流300A)固定使用,新型、具备高输出功率的40型(最大电流500A,同50型)和小型20型(最大电流300A)正在开发中。
MLiX配备
急速充电器
(JFE工程产)
 JFE工程开发的EV用快速充电器RAPIDAS将配备MLiX电池。使用传统的快速充电器时,需要和电力公司签订高压电合同(6.6kV、50kW以上)。而RAPIDAS向EV提供的电源功率为电力公司提供电源功率与蓄电池输出功率的总和,在一般店铺中使用时,只要保证20kW的最低功率,即可使用50kW功率标准的快速充电器,节省了初期工程费和营运成本费。
 RAPIDAS目前主要在两处设置,美国加利福尼亚州圣地亚哥市和俄勒冈州波特兰。因为美国1个月基本电费中,要求峰值功率如果超过一定数字将追加电费,为了抑制使用电量,才选择了RAPIDAS。
英耐时/
台湾PSI
英耐时和
台湾PSI合作
 英耐时于2012年2月与台湾PSI合作。PSI生产的锂离子电池正电极使用磷酸铁锂(LiFePO4)材料,作为固定应用,在日本市场推广(假定用于电气机械等移动设备)。
 在使用磷酸铁锂方面仍有诸多问题,但英耐时将住友大阪水泥制材料提供给PSI,住友大阪水泥持有锂电池用磷酸铁锂材料的专利授权,帮助提高了PSI的产品水准,在不触犯专利的情况下供应产品。
(注) 1. PSI全称为Phoenix Silicon International Corp. (升阳国际半导体股份有限公司),这次展会上拥有独立的展台,也展出了EV用电池。
2. 2010年5月,英耐时和中国汽车技术研究中心共同成立的Shanghai CENAT New Energy于2011年秋开始,投产EV出租车用锂离子电池。
IHI/
A123 Systems
车载锂离子
电池总成
 A123 Systems吸取了车载锂电池开发及生产相关的模块化设计思想,正在开发标准款“Power Core Pack (110kW)”。因为电池结构模块化,导致电池容量増加及系统变更,A123 Systems采取了快速应对,在短时间内,无需工程费,即可根据客户需求,制成与公司产品相配套的锂离子电池系统。
F-550 PHV用电池  A123 Systems的锂离子电池用于美国Eaton车生产的PHV,该PHV在福特F-550维修车(电力公司等维修车又叫做Repair truck)平台上打造而成。开发时特别考虑了车辆工作时的电源(最多可用6个小时)。概要通过面板显示。

(注)IHI于2009年11月开始与A123 Systems合作。2011年11月,IHI对A123 Systems投资2500万美元,同时签订了技术合同。IHI自2012年起量产工业用标准电池组(电池单元由A123 Systems提供)。另外,加强对包括整车厂商在内的运输机械厂商的供货能力,争取扩大该领域的业务范围。
(资料)第3届国际充电电池展展出产品及发布资料(下同)

 



中国锂离子电池厂商展品

 中国方面,有10家左右充电电池厂商参与了展出。其中海特电子集团(Heter Electronics Group)等下述5家厂商谈到了如何将充电电池应用于汽车的问题。现阶段主要搭载电动客车和电动出租车。
 这5家公司生产的电池正极均用磷酸铁锂材料(LiFePO4)。


Heter Electronics Groupが出展したリチウムイオン電池セルとパック
海特电子集团:锂离子电池单元和电池组


Sinopoly Batteryが出展した、1000Ahの大型リチウムイオン電池パック
中聚电池:1000Ah的大型锂离子电池组

 

中国锂离子电池厂商展品

Heter Electronics
Group
(海特电子集团)
圆柱形
锂离子电池
 海特电子集团主要生产18650及26650大小的圆柱形锂离子电池。正极采用磷酸铁锂(LiFePO4)(注2)或三元材料(Ni-Co-Mn)。
 主要用于灯类、电动工具、电脑和医疗器械等。动态应用方面,用于电动车、电动客车、电动自行车、电动摩托车和军用直升机等。
Sinopoly Battery
(中聚电池)
锂离子电池 中聚电池是中国大型锂离子电池厂商之一,将在香港证券交易所上市。其在吉林省燎原市(Liaoyuan)和天津市(Tianjin)拥有生产工厂,提供电动车用或能源储藏系统用锂离子电池系统,正极均采用磷酸铁锂材料(LiFePO4)。
 汽车方面,与FAW(一汽集团)联手,先在吉林省自家工厂内对用于接送员工的客车进行测试。之后该款客车作为公交车在燎原市(Liaoyuan)市内运行。
此外,作为中国国家电网公司(The State Grid Corporation of China)推动的智能电网项目的一环,将锂离子电池系统应用于改造成电动车的政府机关用车和出租车。
YINTONG
ENERGY
(银通新能源)
锂离子电池  银通新能源生产圆柱形锂离子电池,正极采用LiFePO4或三元材料LiMPO4(M为Fe、Mn、Co等金属)。
大型客车用  汽车方面,LiFePO4型锂离子电池系统(600Ah、容量200kWh)将搭载FAW产大型电动客车。客车全长10.5m、车重12,000kg、可坐90人。续航里程250km,最高时速120km。
Godsend Power
(谷神能源)
锂离子电池  展出了3种锂离子电池。1)磷酸铁锂(LiFePO4)系列(角形储能型、及包括针对电动车的圆柱形动力型)、(2)锰(LiMn2O4)系列(圆柱形动力型)、(3)三元材料系列(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)(圆柱形动力型)。
Qinhuangdao
Xinchi
Photoelectricity
Technology
(秦皇岛蕊驰
光电科技)
各种
锂离子电池系统
 公司成立于2006年,主要生产18650大小的锂离子电池单元和电池组,应用于电动客车、电动车、混合动力和电动摩托车等。
 面板展示产品有:(1)电动客车用电池系统(143kWh、396V、360Ah)、(2)混合动力客车用电池系统(5.9kWh、 346V、17Ah)、(3)电动车用电池系统(30kWh、334V、90Ah)、(4)混合动力用电池系统(3.9kWh、346V、8.5Ah)等。
(注) 1. 中国比亚迪也参与了这次展出,但没有展示车载电池。
2. 海特电子集团和中聚电池表示,正极采用LiFePO4的锂离子电池不会过度充电,在高温下也不会爆炸或燃烧,是唯一称得上百分百安全的锂离子电池。该种锂离子电池可耐受350~500℃的温度,循环周期最大可达3,000次。

 



配备怠速停止功能的汽车用高性能铅蓄电池

 铅蓄电池具备廉价、安全、使用方便和容易回收等优点,另一方面,却又有难以充电,在高电荷态(State of charge)下才能保持性能的缺点。近年,克服这些问题的产品被开发出来。在本次展会上 ,松下展出了EV用铅蓄电池;古河电池和韩国ATLASBX两家公司分别展出了配备怠速停止功能和充电控制系统的汽车用铅蓄电池。


パナソニックが出展したEV鉛蓄電池
松下:EV用铅蓄电池
(照片前方为12V38Ah型铅蓄电池,后方为12V60Ah型)


古河電池の、アイドリングストップ用Ultra Battery
古河电池:配备怠速停止功能的汽车用UltraBattery
(带电容器负极的混合动力型铅蓄电池)


ATLASBXの、アイドリングストップ用鉛蓄電池ISS形
ATLASBX:配备怠速停止功能的汽车用铅蓄电池ISS形


Exide Technologies/岡田商事が出展したアイドリングストップ用鉛蓄電池
Exide Technologies/冈田商事:配备怠速停止功能的汽车用铅蓄电池

 

车载铅蓄电池

松下 长寿电动车用
铅电池
 因为采用多层正极板和负极板构造,增大了反应面积,最优化了活性物质添加剂,使得内阻减小70%,充电效率提高约7%。又因为全部电解质都在正极板、负极板和吸液性玻璃纤维隔板中,无须另外补充电解质。可横置,可竖置。
 能够快速充电,1小时内可从20%充电状态急速充电至95%状态。最适用于小型电动车、叉车等工业车辆以及太阳能街灯、独立电源系统等。曾应用于通用一人乘坐小型电动车。
古河电池 怠速停止车用
UltraBattery
 展出了现在整车厂商正测试中的配备怠速停止功能的车载电容器一体型铅电池UltraBattery。在电极中嵌入电容器电极。混合动力型铅蓄电池中,正极使用两者都用的二氧化铅,负极除了铅蓄电池用铅外,还嵌入电容器负极采用的多孔碳。相较一般铅蓄电池,在PSOC(partial state of charge:部分荷电状态)条件下,可以大幅延长使用寿命。
 UltraBattery的耐久性是现有电池的10倍左右(EUCAR:在没有充满电的情况下行驶所需耐久性,以欧洲街道为依据假想的数据),最适用于配备怠速停止功能的车辆。
充电控制系统车用
铅蓄电池
FB9000/7000
 配备充电控制系统的车辆在加速时或者怠速停止时,为了减轻发动机负担,改善燃效,降低发电机的发电电压,不足的电压由电池提供。相反,在减速时或关闭加速器时,消耗燃料少,则提高发电机电压,为电池充电,来提高燃效。
 古河电池FB9000/7000的可充电性能比现有产品高15%,对于频繁的充放电耐久性高。第三方机关的测试结果表明,配备充电控制系统车辆若使用该电池,JC08模式下燃效平均提高2.4%。
ATLASBX
(韩国)
怠速停止车用
电池
 展出了配备怠速停止功能的车载铅蓄电池。提高了循环寿命,通过使用碳素添加剂又提高了可充电性。最高级的“ABXAGM ISS”可循环充电约12万次,可充电性比该公司一般产品高1.8倍。现应用于韩国进口宝马和梅赛德斯奔驰。
发电(充电)
控制系统车
用电池
“ECO系列”
 充电控制系统在加速时、怠速停止时、或者电池充电充到一定程度时,终止发电机发电,减轻发动机负荷,将燃效提高2~3%。充电电池要反复充电和放电,所以需要有高度可充电性和耐久性。
 该电池正极板采用高密度活性物质,负极板中含碳量得到最优化,因此比一般启动电池耐久性高25%,可充电性高50%。
冈田商事/Exide
Technologies
(美国)
AGM怠速停止车用电池  Exide Technologies公司的AGM电池是一种高性能电池,用于配备怠速停止功能和再生制动系统的车辆,广泛应用于欧洲车。通过减少内阻来提高可充电性,通过提高抗震性,使得产品耐久性是现有产品的3倍。

(注)Exide Technologies是世界最大的铅蓄电池厂商,向欧美整车厂商提供正品电池。这次和日本进口代理店冈田商事合作展出。

 



双电层电容器(EDLC)

 双电层电容器(EDLC, Electric Double Layer Capacitor)不像充电电池一样产生化学反应,而是通过吸附和解吸附电解质中的离子,储存电能,快速完成大量电流的充放电。此外,劣质产品少,能循环充放电数百万次。但由于存储容量小,需要铅蓄电池和锂离子电池协同使用。
 日本化工展出了EDLC模块,应用于马自达新开发出的制动能量再生系统“i-ELOOP”。海外厂商方面,美国Maxwell Technologies也展出了EDLC,应用于PSA的启停系统“e-HDi”。


日本ケミコンがマツダに供給する電気二重層キャパシタモジュール
日本化工提供给马自达的双电层电容器模块


米国のMaxwell TechnologiesがPSAのStop-Startシステムに供給する電気二重層キャパシタ
美国Maxwell Technologies提供给PSA启停系统的双电层电容器
(启停系统由Continental AG提供)

 

双电层电容器

日本化工 第3代双电层电容器“DXE”  日本化工开发出双电层电容器(商品名DLCAP)的第3代产品“DXE系列”,用于马自达的制动能量再生系统“i-ELOOP”。配备该系统的乘用车,首次采用电容取代电池。
 DXE系列中,电容单元内阻比该公司现有产品低50%以上,此外,还可耐受70℃的高温。由此减轻了充放电时的发热情况。模块化时,合并使用产品数也成功减少。
(注) 1. 马自达开发的“i-ELOOP”配备了12-25V可变电压发电机、DC/DC转换器和日本化工生产的双电层电容器。减速时,发电机最大可产生25V电压,存储至电容器中。存储的电力经由DC/DC转换器降压至12V,提供给电器产品,或者给铅蓄电池充电。
2. 该过程不断反复,可节省原先发动机发电消耗的燃料,在频繁加减速时,估计约可提高10%的燃油经济性。
Advanced
Capacitor
Technologies
汽车相关产品
(参考展出)
 该公司主要提供节能相关产品和UPS(Uninterruptible Power Supply)等电力和工业相关电容器。汽车方面,正开发针对电气系统、电子控制系统(By-wire等)及驱动系统(HV、怠速停止)的产品。电压17.6~30.4V,电容量32Wh。
Maxwell
Technologies
(美国)
Super Capacitor
(e-Booster System)
 美国Mwaxwell Technologies展出了用于PSA启停系统“e-HDi”的超级电容器(启停系统本身由德国Continental AG开发提供)。
 “e-HDi”是PSA于2010年引进的启停系统,用于柴油发动机车,最大可提高15%的燃油经济性。2013年,30%的PSA柴油发动机车均配备该系统,计划2011~2013年,在全球范围内销出100万台配备该系统的车辆。
重卡
启动用电容器
 该电容器搭载北美运输用重卡,在寒冷地带发动机启动时用。一般在这种情况下,需要使用多个铅蓄电池,但导入电容器后,实现了铅蓄电池小型化或者减少了使用数量。

(注)Maxwell Technologies重心在远东贸易上,这次和Kuzumi电子工业、Avalue日本等4家公司合用一个展台。

Heter Electronics
Group (中国)
Super Capacitor  海特电子集团除了锂离子电池外,还展出了超级电容器。根据该公司的资料,在汽车应用方面,该电容器主要用于电动车、混合动力、寒冷时发动机启动。紧急时启动和柴油机车相关车辆的启动等。

 

 



锂离子电容

 锂离子电容正极采用和EDLC正极相同的活性炭,负极采用和锂离子电池负极相同的碳素材料。充放电时,正极吸附和解吸附电解质中离子,负极吸附和解吸附锂离子(产生化学反应和锂离子电池负极完全相同)。该电容拥有比EDLC更高的输出功率,能源密度也是EDLC的3倍以上,各生产公司认为其兼具锂离子电池和EDLC的优点。
 JM Energy于2008年11月首次将锂离子电容导入商业生产。新神戸电机于2011年2月,开发了世界首个大型(1Wh以上)圆柱形锂离子电容。旭化成和FDK这两家公司于2011年10月成立了旭化成FDK能源设备(株),从事锂离子电容业务。
 目前,锂离子电容尚无搭载汽车或者将要搭载汽车的实绩,但新神戸电机和整车厂商合作对其进行的测试已经完成。旭化成FDK能源设备展出了电动试制车,此外,还提案只用锂离子电容作为混合动力的主要电源。


新神戸電機が展示したリチウムイオンキャパシタ円筒型セルとモジュール
新神戸电机:锂离子电容的圆柱形单元和模块
(照片右边为大小升级、电能提高至2.4Wh的新产品)


リチウムイオンキャパシタをメイン電源とする小型EV "Miluira"
旭化成FDK能源设备:锂离子电容为主要电源的小型电动车“Miluira”((株)Takayanagi生产)


旭化成FDKエナジーデバイスが展示した、HV用キャパシタモジュール
旭化成FDK能源设备:混合动力用电容模块

 

锂离子电容器

新神戸电机 锂离子电容L-CAP  展出了高输出功率、长寿的圆柱形锂离子电容“L-CAP”。用于配备怠速停止功能的车辆、无人运输车等工业机械,也用于削减智能电网使用高峰。在怠速停止车方面,与整车厂商共同实施的测试已经完成。因为该产品耐热性高,可安装在发动机室内。
 有两种类型,分别是SLC-B110型:电能1.47Wh (0.49Ah、1100F(法拉第));SLC-B152型:电能2.4Wh (0.8Ah、1800F)。
旭化成FDK
能源设备
锂离子电容模块  适用于12V电源的模块(固定电压15V,电能12Wh)和适用于42V电源的模块(固定电压45V,电能36Wh)正商品化。两者循环寿命均超过10万次。
小型电动试制车
“Miluira”
 展出了小型电动试制车“Miluira”((株)Takayanagi生产),只采用锂离子电容作为主要电源。该车全长2180mm,一人乘坐,车重350kg。833F(法拉第)的锂离子电容支持行驶10km。如果采用小型发动机作为增程器,则行驶距离会翻倍。
应用于混合动力的提案  在面板上展示了将锂离子电容作为主要电源(与铅蓄电池合用)的混合动力的提案。锂离子电容可安装在多处,用作主要电池,用于加速,用于怠速停止,用于制动备份等。提议和展出了混合动力用电容模块。
Hybrid-Battery  “锂离子电池 + 锂离子电容”、“铅蓄电池 +锂离子电容”等组合的测试结果公布。作为电容器的辅助,在能源回收和抑制各自充电电池劣化方面很有成效(寿命延长)。
JM Energy 锂离子电容  2007年8月JSR全额出资成立该公司。2008年末,成为世界上首家专门生产锂离子电容的厂商。现在,产品主要用于工业方面、UPS和医疗器械等。
 汽车应用方面,因对成本要求过严,尚在讨论阶段。

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