本EV用鋰離子充電電池的價格，目前為每kWh10萬～15萬日元左右。但是現(xiàn)在出現(xiàn)了以不到10萬～15萬日元一半的價格提供電池的廠商。這就是收購三洋電機、在筆記本PC等消費類鋰離子充電電池領(lǐng)域獨占鰲頭的松下。電動汽車（EV）的電池價格堅冰已經(jīng)開始打破，而始作俑者就是松下。該公司通過在EV中沿用筆記本PC用電池“18650”來提高量產(chǎn)規(guī)模、降低成本。松下開發(fā)的電池模塊由140個單元構(gòu)成。通過并聯(lián)20個單元，可以在確保容量的同時提高可靠性。電腦業(yè)界的標準電池開始瞄準EV領(lǐng)域的業(yè)界標準。

雖然全球的汽車廠商和電池廠商一直在致力于開發(fā)和普及各自標準的電池，不過由于產(chǎn)量有限、價格居高不下。而筆記本PC用電池則可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線，非常容易擴大量產(chǎn)規(guī)模，而且能夠以低價位供應(yīng)。每輛EV中配備的電池容量相當于幾百臺筆記本PC所用的電池容量。今后，如果筆記本PC用電池能擴展到EV中的話，汽車廠商進行的自主標準電池就有可能失去競爭力。

松下提案的電池模塊由140個（串聯(lián)7個由并聯(lián)20個電池單元形成的子模塊）筆記本PC中使用的消費類電池單元“18650”構(gòu)成。在2009年的“CEATECJAPAN”上松下公開的電池模塊，其電池容量為1.46kWh（25.2V×58Ah）。包括電池管理系統(tǒng)在內(nèi)，價格控制在5萬～10萬日元。不到現(xiàn)有EV用電池的一半。

松下通過串聯(lián)配置多個該模塊，來確保EV需要的性能。比如，當一輛EV需要20kWh電池容量和350V電壓時，只需配置14個模塊即可。每個模塊都為箱型，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)開發(fā)過用于豐田“RAV4-EV”和本田“EVPlus”等EV的電池。松下的內(nèi)部公司——能源公司副社長生駒宗久回首過去的開發(fā)時表示，“為了實現(xiàn)高電流容量（Ah），曾致力于開發(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，因此幾乎所有的開發(fā)都遭遇了挫折”。

對于目前的EV熱潮，作為電池廠商仍可以選擇挑戰(zhàn)大尺寸電池。但生駒判斷，“如果是EV用獨自規(guī)格的電池，僅開發(fā)就需要花費3～5年時間。現(xiàn)在市場已經(jīng)在謀求馬上能夠使用的便宜電池，所以電池廠商無法在EV獨自規(guī)格的電池上花費成本和時間”。于是，松下計劃通過擴展在筆記本PC領(lǐng)域積累的電池技術(shù)，來迅速滿足EV市場的要求。而且，通過使用和筆記本PC完全相同的電池，還可獲得量產(chǎn)效應(yīng)。

對于松下信心百倍推動的18650電池模塊，許多EV廠商表示出了對該電池模塊的可靠性和耐久性的擔(dān)心。對此，生駒表示“可以在充電1500次（5年10萬公里）時確保70％的SOC（充電容量）”。這一數(shù)值接近日產(chǎn)對于“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

松下通過模塊和單元兩個層面來確保EV需要的電池可靠性。模塊為20個電池單元并聯(lián)而成。由于每個18650電池單元的尺寸較小，因此無法擴大每個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。通過組合串聯(lián)和并聯(lián)的組合，來確保馬達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個由20個電池單元并聯(lián)而成的子模塊。即使一個電池單元發(fā)生故障，電壓也不會發(fā)生變化。只會導(dǎo)致續(xù)航距離稍微縮短。

萬一某個單元出現(xiàn)故障時，電池模塊中配備的電池管理系統(tǒng)會對故障進行檢測，并在儀表板上點亮警告標志。設(shè)想的使用方法是駕駛員去經(jīng)銷商那里更換出現(xiàn)故障的單元。

另一方面，三菱汽車“i-MiEV”的電池為所有單元串聯(lián)配置。只要一個單元發(fā)生故障，就無法供應(yīng)電力。因此，電池需要非常高的可靠性，這樣一來成本就會上升。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，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。

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

圖3：正極材料使用鎳類

鎳類與原來一直使用的鈷類相比可以延長壽命。保持80％容量時的壽命為后者的2倍左右。

圖4：電池的高容量化

鎳類的采用不僅延長了電池壽命，還有利于提高容量。

目前的18650是從2009年12月開始量產(chǎn)、電流容量為3.1Ah的型號。松下計劃在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型號在負極中使用了硅類材料（圖5）。開發(fā)中的難點是充電時的負極材料膨脹率。原來使用碳時為1.5倍左右，而硅類為3倍左右。開發(fā)初期的單元如果反復(fù)充放電，電極就會彎曲。通過改良制造技術(shù)，2009年底開發(fā)出來的單元可以在使用時能夠保持電極構(gòu)造不便，實用化已經(jīng)有了眉目。

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

松下將通過逐漸提高電池單元的容量，來應(yīng)對汽車要求的續(xù)航距離的擴大（圖6）。如果是相同續(xù)航距離的話，可以通過增加電池單元的容量來削減每個模塊的單元數(shù)量。電流容量為2.9Ah的話需要配備140個單元，而如果電流容量為4.0Ah的話，則可以減至105個，這樣就可以實現(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續(xù)航距離。采用2.9Ah型號電池、續(xù)航距離為200km的汽車，如果采用4.0Ah型號可以延長到270km。

（a）EV所需電池容量相同時，電池的配備空間會隨著單元的高容量化而減少。

（b）單元數(shù)量相同時，可以延長續(xù)航距離。