自2011年4月開始，重慶公交集團(tuán)開始分批采用快速充電的純電動(dòng)公交客車分別在重慶市689路與687路運(yùn)營(yíng)。到目前為止，首批車輛已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了兩年的時(shí)間。這些車輛所采用的最為核心的鈦酸鋰LpTO電池以及“十分鐘快速充電技術(shù)”通過了公交實(shí)際商業(yè)運(yùn)營(yíng)嚴(yán)苛的考驗(yàn)，整體表現(xiàn)優(yōu)異。本文對(duì)快速充電純電動(dòng)公交車隊(duì)的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行了總結(jié)，并介紹了全新鈦酸鋰LpTO電池的基本情況。

　　1. 線路運(yùn)營(yíng)情況

　　目前重慶有兩條公交線路運(yùn)營(yíng)快速充電純電動(dòng)公交客車，689路往返于空港樞紐與臺(tái)商工業(yè)園之間(往返里程29Km)，687路往返于空港樞紐與空港新城之間(往返里程20Km)，這兩條線路上15%坡度的路段分別為6 Km與3 Km，而超過20%坡度的路段有0.5 Km，屬于山城重慶典型的運(yùn)營(yíng)特征。兩條線路所配置的車輛型號(hào)為CKZ6127HBEV，采用額定功率90 kW的交流異步水冷電機(jī)直驅(qū);依照線路長(zhǎng)度，采用的電池組分為556V110Ah與556V140Ah兩種類型。目前正在營(yíng)運(yùn)31臺(tái)車輛，分別于2011年4月投運(yùn)6臺(tái)，2012年7月投運(yùn)17臺(tái)，2012年8月投運(yùn)8臺(tái)。截至2013年3月，快速充電純電動(dòng)公交巴士在重慶公交687、689兩條線路上的累計(jì)運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到了71萬公里，其中運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的車輛近6萬公里，總體運(yùn)營(yíng)情況良好。

　　為687、689兩條快速充電純電動(dòng)公交巴士服務(wù)的快速充電站由國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)。包括6套450kW充電機(jī)，可同時(shí)滿足6輛快速充電純電動(dòng)公交巴士同時(shí)快速充電，為50輛以上的車隊(duì)服務(wù)。充電電流500A，可在10分鐘以內(nèi)完成充電。

圖1. 重慶渝北空港電動(dòng)客車快充電站及運(yùn)營(yíng)車輛

　　2. 鈦酸鋰LpTO電池優(yōu)異的綜合表現(xiàn)

　　在重慶商業(yè)運(yùn)營(yíng)的純電動(dòng)公交客車實(shí)現(xiàn)十分鐘快速充電的核心技術(shù)在于其采用的鈦酸鋰LpTO電池，其區(qū)別于現(xiàn)有磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)在于其超長(zhǎng)的循環(huán)壽命、優(yōu)異的倍率充放電特性、更寬的工作溫度范圍以及更佳的安全性能。在重慶運(yùn)營(yíng)的純電動(dòng)公交客車充分利用了鈦酸鋰LpTO電池的這些特性，車輛上裝配滿足單趟里程所需的電池組，利用在樞紐起始站等待休息的時(shí)間快速充電，在10分鐘以內(nèi)將電池充滿，即可投入下一輪的運(yùn)營(yíng)中。

　　我們對(duì)運(yùn)營(yíng)時(shí)間最久，同時(shí)也是運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的一輛車上所裝配電池組的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

　　圖2統(tǒng)計(jì)了電池組單次充電所需要的時(shí)間。充電時(shí)間范圍在5-13分鐘之間，而絕大部分時(shí)候充電時(shí)間在10分鐘以內(nèi)。單次充電所充入的電量在20-50 kWh之間，經(jīng)統(tǒng)計(jì)平均充入電量為31.9 kWh。從2011年4月到2013年2月，總計(jì)為2,946次，保證了每天的日常運(yùn)營(yíng)。

圖2. 車輛充電時(shí)間統(tǒng)計(jì)

　　從圖3可以看到，從2011年4月至今，電池組的充放循環(huán)次數(shù)達(dá)到近3,000次，其容量保持約在初始容量的97%，電池組的整體壽命預(yù)計(jì)將達(dá)到15,000次(容量下降到初始容量的80%)，基本上可以滿足電池組與車輛同壽命周期的預(yù)期。

圖3. 電池組容量衰減情況

　　從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，快速充電純電動(dòng)巴士的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式經(jīng)過兩年的實(shí)際營(yíng)運(yùn)驗(yàn)證，電池組經(jīng)受住了重慶的酷暑與嚴(yán)冬的考驗(yàn)。10分鐘左右的充電時(shí)間可以保證公交客車的正常運(yùn)營(yíng)，然而一般來說，大倍率的充電對(duì)電池的壽命有較大的影響，尤其是要在10分鐘以內(nèi)將電池充滿，需要4-5C的充電倍率，這對(duì)電池的壽命是一個(gè)考驗(yàn)。實(shí)際的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，即便在這樣較大倍率放電的情況下，鈦酸鋰LpTO電池組容量的衰減為3%左右，而權(quán)威的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)針對(duì)電池組內(nèi)單個(gè)電池模塊的檢測(cè)數(shù)據(jù)也表明，電池模塊的容量衰減也保持在類似的水平，這也表明鈦酸鋰LpTO電池的超長(zhǎng)使用壽命經(jīng)受住了實(shí)際運(yùn)營(yíng)的檢驗(yàn)，充分體現(xiàn)了其快充與長(zhǎng)使用壽命的特點(diǎn)。

　　3. 不脹氣的鈦酸鋰LpTO電池

　　鈦酸鋰(LTO)材料在電池中作為負(fù)極材料使用，由于其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發(fā)生相互作用并在充放循環(huán)反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會(huì)大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1,500-2,000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。

　　微宏針對(duì)鈦酸鋰材料的這一特性進(jìn)行了深入的研究，并開發(fā)了LpTO材料，這一材料針對(duì)普通鈦酸鋰材料進(jìn)行改性，在根本上解決了鈦酸鋰電池的脹氣問題，大幅提高了量產(chǎn)的鈦酸鋰電池的使用壽命。

　　電池性能改進(jìn)是單個(gè)材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)整合的綜合體現(xiàn)。針對(duì)快速充電與長(zhǎng)使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，微宏針對(duì)鋰離子電池的其他關(guān)鍵原材料(包括正極材料、隔膜、以及電解液)也進(jìn)行了開發(fā)，同時(shí)結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗(yàn)，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)公交客車上的批量應(yīng)用。

　　測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在6C充電，6C放電，100%DOD的條件下，鈦酸鋰LpTO單體電池的循環(huán)壽命超過25,000次，剩余容量超過80%，同時(shí)電芯產(chǎn)生的脹氣現(xiàn)象不明顯，不影響其壽命;而重慶快速充電純電動(dòng)公交的實(shí)際應(yīng)用情況也表明，在電池成組以后，電性能的表現(xiàn)也相當(dāng)優(yōu)異，可以保證純電動(dòng)公交客車的日常商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

　　4. 小結(jié)

　　在重慶運(yùn)營(yíng)的快速充電純電動(dòng)公交客車車隊(duì)經(jīng)過2年的運(yùn)行，受到了當(dāng)?shù)爻丝偷钠毡闅g迎，而電池本身在重慶嚴(yán)苛的運(yùn)營(yíng)條件下也經(jīng)受住了考驗(yàn)，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)壽命與快速充電特性。

　　微宏針對(duì)鈦酸鋰材料改性，結(jié)合其他關(guān)鍵材料的有機(jī)整合與特殊生產(chǎn)工藝，推出的“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品是重慶快速充電純電動(dòng)公交客車的核心技術(shù)。與此同時(shí)，微宏從材料到系統(tǒng)產(chǎn)品的垂直整合也可以保證產(chǎn)品品質(zhì)，并具備成本上的優(yōu)勢(shì)，這是鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品大規(guī)模推廣的前提。

　　到2013年底，預(yù)計(jì)在重慶市場(chǎng)將有1,000輛的公交客車采用快速充電的鈦酸鋰LpTO電池系統(tǒng)，這其中包括純電動(dòng)公交客車，也包括插電式混合動(dòng)力公交客車。