以追求動力鋰電池的高品質與模組化設計來打造電動車

鋰科科技股份有限公司董事長 於貽勳

鋰電池業者以軟包鋰高分子電池與電池模組化的設計理念，追求電池的能量密度與重量密度的極致，並且與大家分享自身與大陸車廠配合的多年實務經驗...

鋰科科技(Lico)創立於2000年7月，資本額新台幣11.59億元，為專業之鋰電池材料製造商及移動電源製造供應商。2005年成立鋰電池組(PACK)事業處，生產製造一般3C使用及專供輕型車輛使用之鋰電池組；隨後2006年在大陸深圳設立佳揚能源科技(深圳)有限公司，2008年在山東煙台設立煙台凱德電源有限公司，2007年參股於從事鋰電池電芯的研發與製造的萬海電源(深圳)，垂直整合材料、電芯、電池組及上游客戶，成為兼具研發、量產及行銷能力的鋰電池專業製造商。近年來並與大陸各車廠合作，供應電動車╱電動巴士的鋰電池組。

電動車決勝關鍵 取決於電池能量密度與重量密度

鋰科董事長於貽勳在電動車暨車用電子技術論壇中，以「動力鋰電池的品質對電動車的影響」為議題，與業界分享鋰科在當前電動車領域的實務經驗，以及動力鋰電池的特性與應用狀況。他指出，全球對於電動車的研發與推廣就屬大陸最為積極，因此鋰科也積極和大陸的許多車廠技術合作。他展示1個鋰科所開發的鋰高分子電池，採三元次級材料，由2個鋰高分子聚合物電池包所組成，40cm x 30cm的尺寸大小與A4紙相當；採軟包而不使用硬殼的設計，主要理由在於追求能量密度與重量密度的最大化。

於貽勳指出，車子的空間概念，與固體式儲能電池的概念相當不同。由於車子有體積、空間與重量的限制，在這麼多汽車零組件都有其體積與重量的侷限下，目前電動車內最重的零組件就是電池，無論是鉛酸電池、鎳氫電池、磷酸鋰鐵電池，佔用的體積與重量都相當大，要同時兼顧能量密度與重量密度，目前以鋰科主力技術製作的軟包電池能滿足這樣的需求。

目前在大陸較常見的電動車形式，大多是大型的電動巴士。由於各地地形、氣候的不同，各地大型電動巴士的電池組搭配介面、輸出電壓與充放電電壓等規格都有不同，重慶市有其電動巴士的鋰電池設計與充放電方式，廣東市則有廣東市自己的規格設計方式，鋰科在大陸各地努力了2年，體認到電池沒有絕對的技術標準，但設計到最後，要考慮量產的可行性，以及日後便於維修替換，因此要有一個基本模組的平台。

可供應大型電動巴士的鋰電池組

鋰科針對大型電動巴士所開發的25KWh電池組，由6個4.7Wh基本電池模組所組成，形狀也可以有不同的變化。其工作電壓輸出為259.2~403.2V，平均電壓為355.2V，電容量80Ah(80安培/小時)，最大充放電電流為160A、瞬間最大放電電流可達400A(約10秒鐘)、充放電次數至少2,000次；電池組組成單元為鋰電池芯、電池管理系統(BMS)、保護元件、溫度系統(加熱與散熱系統)與外殼。電池芯由192個40Ah電池芯所組成，採96S2P(96組電池芯串列╱兩串並聯)串並聯模式；採自動化生產的高品質電池芯，設計以較少的電池芯串並聯，可減少充電時的一致性問題。

電池管理系統(BMS)採模組化的16S設計，可偵測每串電池組的電壓，防止過電壓、溫度過熱與低電壓防護，隨時估算電池殘餘容量與使用時間；內建電池平衡線路以延長電池使用壽命，且內部運作發生異常時，透過CAN車用控制匯流排，主動發出警告訊息給車用電腦系統。使用耐高電壓、高電流的Relay繼電器開關保護元件，短路保護器Fuse，外殼採鍍鋅鋼板或鋁合金製作，並且可配合客戶的工業設計(Industrial Design；ID)。

於貽勳表示，鋰科25KWh電池組的尺寸為1271mm x 450mm x 492mm，總重量僅250公斤，可應用在純電動車(EV)、混合動力車(HEV)、插電混合動力車(PHEV)、電動巴士(E-BUS)、充電站設施等。放在車輛上實測出來的能量密度為234Wh/l，重量密度為151Wh/kg，優於一般鋰鐵電池的140Wh/l、80Wh/kg，表現上相當優異。

可模組化擴充、拆卸與維修的4.7KWh電池組

於貽勳另外展示1個較小型的4.7KWh電池組規格。其工作電壓59.2V、電容量80Ah(80安培/小時)，最大充放電電流為160A(半小時充滿)、瞬間最大放電電流可達400A(約10秒鐘)、充放電次數至少2,000次，電池組尺寸為405mm x 247.3mm x 450mm，電池組重量50公斤，可依客戶的需要自行組裝串並聯應用。他表示此4.7Wh電池組模組化設計的優點，除了單組可供應到4.7KW之外，電池輸出電壓可從3.7V (1S32P)到118.4V(32S1P)做彈性配置，並且可配合客戶車身空間與零組件配重比例，放置在不同位置以達成配重與空間安排的最佳化，維護保養時可輕易的拆卸與組裝。

於貽勳指出，目前市面對車用動力鋰電池的要求，充放電次數至少在2,000次以上，都還能保持在80%的供電能力高品質輸出，這對電池芯的製造與使用品質是相當嚴苛的挑戰，除了鋰科之外，目前僅歐、美、日電池大廠能夠做到。充放電2,000次在歐洲這種較不頻繁開啟╱熄火的地區，代表著電池壽命大約可使用8~10年，但是在大陸這個頻繁短程的都會區域，充放電2,000次的電池，代表使用4~6年左右，電池就要替換掉。

大陸將電動車列入戰略工業 積極補助創造採買誘因

大陸十二五計畫中，將新能源汽車產業列為7大戰略工業之一，由省政府、中央政府依序輔導、補助該省境內的電動車，有些地方充電站充電還不用錢。目前大陸1輛電動車售價不到人民幣40,000元，比1.6升汽油車還便宜，若以一般1.6升汽油車車主，每月花費人民幣1,000多元的油錢與相關維護支出(換機油、油芯)來計算，買1輛電動車日後1個月可能只繳人民幣100多元，3~4年即可省下1輛汽油車的價錢，以這樣的經濟誘因來吸引大陸人民採用電動車。

目前鋰科與汽車廠在安徽省的示範電動車種，在1輛大小約1.6升的江南小型車上配置4.7KWh電池模組，行駛距離可達120公里，車輛時速可輕易達到100多公里，動力表現不僅可以甩尾，搭載5個人還能跑上30度的陡坡，表現與一般汽油小型車相當。但目前電動車算是一個簡易代步工具，因此其性價比一定要好，價格才有競爭力。於貽勳認為，用能量密度與重量密度最高的技術打造出有性價比的鋰電池組，能依照需求做彈性擴充，才是在大陸甚至全球電動車市場上存活的關鍵。

鋰科正與台灣工研院合作，開發能量密度高達250KWh/l的鋰電池芯材料，期望開發出充1次電能跑400公里的電動車。充1次電跑400公里的行駛距離，已是與目前汽油車的行駛距離相當。於貽勳也認為，鋰電池供應商除了要隨時掌握最新儲能科技動態，對自身零件品質要求與持續改善，一樣要跟車廠與其他零組件供應商密切配合，考量安全機制並針對各種的狀況演練，才能從不斷檢討改進中，找出未來電動車的發展方向。