本EV用鋰離子充電電池的價(jià)格，目前為每kWh10萬(wàn)～15萬(wàn)日元左右。但是現(xiàn)在出現(xiàn)了以不到10萬(wàn)～15萬(wàn)日元一半的價(jià)格提供電池的廠(chǎng)商。這就是收購(gòu)三洋電機(jī)、在筆記本PC等消費(fèi)類(lèi)鋰離子充電電池領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭的松下。電動(dòng)汽車(chē)（EV）的電池價(jià)格堅(jiān)冰已經(jīng)開(kāi)始打破，而始作俑者就是松下。該公司通過(guò)在EV中沿用筆記本PC用電池“18650”來(lái)提高量產(chǎn)規(guī)模、降低成本。松下開(kāi)發(fā)的電池模塊由140個(gè)單元構(gòu)成。通過(guò)并聯(lián)20個(gè)單元，可以在確保容量的同時(shí)提高可靠性。電腦業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)電池開(kāi)始瞄準(zhǔn)EV領(lǐng)域的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。

雖然全球的汽車(chē)廠(chǎng)商和電池廠(chǎng)商一直在致力于開(kāi)發(fā)和普及各自標(biāo)準(zhǔn)的電池，不過(guò)由于產(chǎn)量有限、價(jià)格居高不下。而筆記本PC用電池則可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線(xiàn)，非常容易擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模，而且能夠以低價(jià)位供應(yīng)。每輛EV中配備的電池容量相當(dāng)于幾百臺(tái)筆記本PC所用的電池容量。今后，如果筆記本PC用電池能擴(kuò)展到EV中的話(huà)，汽車(chē)廠(chǎng)商進(jìn)行的自主標(biāo)準(zhǔn)電池就有可能失去競(jìng)爭(zhēng)力。

松下提案的電池模塊由140個(gè)（串聯(lián)7個(gè)由并聯(lián)20個(gè)電池單元形成的子模塊）筆記本PC中使用的消費(fèi)類(lèi)電池單元“18650”構(gòu)成。在2009年的“CEATECJAPAN”上松下公開(kāi)的電池模塊，其電池容量為1.46kWh（25.2V×58Ah）。包括電池管理系統(tǒng)在內(nèi)，價(jià)格控制在5萬(wàn)～10萬(wàn)日元。不到現(xiàn)有EV用電池的一半。

松下通過(guò)串聯(lián)配置多個(gè)該模塊，來(lái)確保EV需要的性能。比如，當(dāng)一輛EV需要20kWh電池容量和350V電壓時(shí)，只需配置14個(gè)模塊即可。每個(gè)模塊都為箱型，容積約為7L，重量約為8kg。設(shè)想的使用方法是將這些模塊配置在車(chē)輛的地板下、中央通道（CenterTunnel）以及行李艙中（圖1）。

圖1：電池模塊的配置

使用5年仍可確保7成容量

松下此前也曾經(jīng)開(kāi)發(fā)過(guò)用于豐田“RAV4-EV”和本田“EVPlus”等EV的電池。松下的內(nèi)部公司——能源公司副社長(zhǎng)生駒宗久回首過(guò)去的開(kāi)發(fā)時(shí)表示，“為了實(shí)現(xiàn)高電流容量（Ah），曾致力于開(kāi)發(fā)盡可能大的單元。但是，單元尺寸越大內(nèi)部冷卻就越困難，因此幾乎所有的開(kāi)發(fā)都遭遇了挫折”。

對(duì)于目前的EV熱潮，作為電池廠(chǎng)商仍可以選擇挑戰(zhàn)大尺寸電池。但生駒判斷，“如果是EV用獨(dú)自規(guī)格的電池，僅開(kāi)發(fā)就需要花費(fèi)3～5年時(shí)間。現(xiàn)在市場(chǎng)已經(jīng)在謀求馬上能夠使用的便宜電池，所以電池廠(chǎng)商無(wú)法在EV獨(dú)自規(guī)格的電池上花費(fèi)成本和時(shí)間”。于是，松下計(jì)劃通過(guò)擴(kuò)展在筆記本PC領(lǐng)域積累的電池技術(shù)，來(lái)迅速滿(mǎn)足EV市場(chǎng)的要求。而且，通過(guò)使用和筆記本PC完全相同的電池，還可獲得量產(chǎn)效應(yīng)。

對(duì)于松下信心百倍推動(dòng)的18650電池模塊，許多EV廠(chǎng)商表示出了對(duì)該電池模塊的可靠性和耐久性的擔(dān)心。對(duì)此，生駒表示“可以在充電1500次（5年10萬(wàn)公里）時(shí)確保70％的SOC（充電容量）”。這一數(shù)值接近日產(chǎn)對(duì)于“綠葉”的電池設(shè)定的、使用5年后SOC為80％，10年后SOC為70％的水平。
 將并聯(lián)配置作為優(yōu)勢(shì)

松下通過(guò)模塊和單元兩個(gè)層面來(lái)確保EV需要的電池可靠性。模塊為20個(gè)電池單元并聯(lián)而成。由于每個(gè)18650電池單元的尺寸較小，因此無(wú)法擴(kuò)大每個(gè)電池單元的電流容量（Ah），所以就需要大量并聯(lián)配置18650電池單元。通過(guò)組合串聯(lián)和并聯(lián)的組合，來(lái)確保馬達(dá)需要的電壓和電流容量。

大量并聯(lián)配置電池單元也有助于提高以模塊為單位的可靠性。原因是即使并聯(lián)的一個(gè)電池單元出現(xiàn)故障，由于是并聯(lián)配置，因此最多是續(xù)航距離縮短一塊電池單元的行駛距離而已（圖2）。

圖2：使用18650單元的好處

電池模塊內(nèi)串聯(lián)配置了7個(gè)由20個(gè)電池單元并聯(lián)而成的子模塊。即使一個(gè)電池單元發(fā)生故障，電壓也不會(huì)發(fā)生變化。只會(huì)導(dǎo)致續(xù)航距離稍微縮短。

萬(wàn)一某個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，電池模塊中配備的電池管理系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，并在儀表板上點(diǎn)亮警告標(biāo)志。設(shè)想的使用方法是駕駛員去經(jīng)銷(xiāo)商那里更換出現(xiàn)故障的單元。

另一方面，三菱汽車(chē)“i-MiEV”的電池為所有單元串聯(lián)配置。只要一個(gè)單元發(fā)生故障，就無(wú)法供應(yīng)電力。因此，電池需要非常高的可靠性，這樣一來(lái)成本就會(huì)上升。由于單塊電池的尺寸較大，所以電池需要有較高的耐熱性。如果是18650的話(huà)，由于是小型，因此可以比較容易確保耐熱性。而且，由于是并聯(lián)配置單元，因此不用接近極限地追求單元的可靠性，也可以確保電池整體可靠性。

松下計(jì)劃通過(guò)改變單元的電極材料來(lái)提高電池的壽命和容量。該公司在2006年開(kāi)始量產(chǎn)的單元中，將正極材料由鈷類(lèi)改為了鎳類(lèi)。結(jié)果，電池壽命提高至兩倍左右，同時(shí)容量增至2.9Ah。

圖3：正極材料使用鎳類(lèi)

鎳類(lèi)與原來(lái)一直使用的鈷類(lèi)相比可以延長(zhǎng)壽命。保持80％容量時(shí)的壽命為后者的2倍左右。

圖4：電池的高容量化

鎳類(lèi)的采用不僅延長(zhǎng)了電池壽命，還有利于提高容量。

目前的18650是從2009年12月開(kāi)始量產(chǎn)、電流容量為3.1Ah的型號(hào)。松下計(jì)劃在2011年度將電流容量提高至3.4Ah、在2012年度提高至4.0Ah（表）。4.0Ah型號(hào)在負(fù)極中使用了硅類(lèi)材料（圖5）。開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)是充電時(shí)的負(fù)極材料膨脹率。原來(lái)使用碳時(shí)為1.5倍左右，而硅類(lèi)為3倍左右。開(kāi)發(fā)初期的單元如果反復(fù)充放電，電極就會(huì)彎曲。通過(guò)改良制造技術(shù)，2009年底開(kāi)發(fā)出來(lái)的單元可以在使用時(shí)能夠保持電極構(gòu)造不便，實(shí)用化已經(jīng)有了眉目。

如果在負(fù)極中使用硅類(lèi)的話(huà)，由于鋰離子的結(jié)合與脫附，體積會(huì)幾倍地發(fā)生變化，因此電極板會(huì)變形。新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品采用了可以消除膨脹和收縮的構(gòu)造。

松下將通過(guò)逐漸提高電池單元的容量，來(lái)應(yīng)對(duì)汽車(chē)要求的續(xù)航距離的擴(kuò)大（圖6）。如果是相同續(xù)航距離的話(huà)，可以通過(guò)增加電池單元的容量來(lái)削減每個(gè)模塊的單元數(shù)量。電流容量為2.9Ah的話(huà)需要配備140個(gè)單元，而如果電流容量為4.0Ah的話(huà)，則可以減至105個(gè)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)小型化。另外，雖然電池的配備空間相同，增加單元容量就可以延長(zhǎng)續(xù)航距離。采用2.9Ah型號(hào)電池、續(xù)航距離為200km的汽車(chē)，如果采用4.0Ah型號(hào)可以延長(zhǎng)到270km。

（a）EV所需電池容量相同時(shí)，電池的配備空間會(huì)隨著單元的高容量化而減少。

（b）單元數(shù)量相同時(shí)，可以延長(zhǎng)續(xù)航距離。