適用于電動摩托車的鋰離子電池技術方案解析

普及電動摩托車必須克服的技術挑戰

在汽車電動化迅速發展之際，摩托車市場也由于 CO2 排放法規收緊而開始出現電動車型。此外，摩托車的危險規避解決方案（稱為騎手輔助系統）也正在開發中，從而使摩托車也開始使用 ADAS*2。另外，電動摩托車、電動雙輪車、電動微型車、小型雙座電動汽車、電動滑板車以及其他微移動車輛*3 將在 MaaS*4 中發揮“最后一公里”作用。在 MaaS 這個范例中，所有交通方式（除私家車以外）的移動將統一為一種服務。

摩托車電氣化的進展在亞洲地區（如中國和印度）備受關注。在這些地區，人們主要使用摩托車作為日常交通工具。在中國，電動雙輪車（包括電動自行車）是最普遍的交通工具之一，估計有 2 億人在使用*5。另一方面，速度超過 50 km/h 的電動摩托車仍占少數，但未來有望增長。印度還宣布，到 2030 年，國內出售的所有車輛（包括摩托車）都將是電動車。在歐洲，英國和法國均已宣布將從 2040 年開始停止銷售使用內燃機的汽車。所有這些都表明，內燃機摩托車向電動摩托車的轉變將在全球范圍內繼續進行。

全球電動摩托車市場預測（2017-2020 年，2025 年）

* 不包括速度低于 50 km/h 的電動自行車和電動輕型摩托車

來源：以全球電動摩托車市場為基礎：2019 年 2 月 8 日，日本矢野經濟研究所 2018 年主要調查研究結果。

然而，電動摩托車的全面采用需要克服許多技術障礙（如延長行駛里程和縮短充電時間）以及基礎設施發展（如充電樁的擴建）。解決這些問題的關鍵在于電池的改進，即電動摩托車的核心。如今，越來越多的電動摩托車采用能量密度高、體積小、重量輕的鋰離子電池*6。

可實現舒適性和更長里程的高功率、長壽命電池解決方案

鋰離子電池可分為圓柱型、方型和軟包（層壓）型，具體取決于電池的形狀。軟包型的能量密度更高，可以采用更輕薄的設計，并且在形狀方面具有更大的靈活性。對于電動摩托車來說，電池容量直接影響到續航里程。因為電池被局限在一個小空間中，所以要求具有較高的能量密度和較輕的重量。尤其是，TDK 為電動摩托車專門設計了重量輕、功率大的軟包型鋰離子電池。這些電池在低溫條件下仍具有出色的終身充電周期和充/放電性能。由于軟包型鋰離子電池通常用于小型消費電子產品（如智能手機），所以其工作溫度范圍并不一定適用于電動摩托車之類的應用。通過優化電極等材料的設計，TDK 可顯著提高電池在低溫條件下的利用率。

此外，較之于其它鋰離子電池，用于電動摩托車的軟包型鋰離子電池能夠以更高的輸出功率實現穩定的放電，從而提高摩托車的驅動功率。同時，通過控制電池的內部電阻（可能導致異常過熱和斷電），安全性得以提高，從而提高了騎乘舒適性。利用閃存快速充電技術，電池可在 25 分鐘內快速充電至其容量的 80%，從而縮短了充電時間。此外，TDK 還實現了多個電池的模塊化，甚至還實現了電路的縱向集成，稱為 BMS（電池管理系統），從而提供了一個經過優化的全面解決方案。

低溫條件下的放電性能

*SOC：表示與電池容量相關的當前充電水平

從圖中可以看出，TDK 的軟包型鋰離子電池即使在 -20℃ 的條件下也未出現明顯的壓降，并且可以實現與環境溫度相近的容量（容量衰減不到 10%）。

自 1999 年成立以來，TDK 集團公司 ATL（新能源科技有限公司）就一直在完善軟包型鋰離子電池（其核心產品）方面的技術和專業知識。截止 2020 年，ATL 品牌產品占據了智能手機用聚合物鋰離子電池市場的全球最大市場份額。通過利用軟包型電池方面的專業技術和知識，ATL 集團公司 Poweramp 開發出了適用于電動摩托車的鋰離子電池。

利用其專有的多極耳卷繞 （MTW） 技術，Poweramp 能夠在較高的輸出功率下實現穩定放電，并可降低電阻。

在鋰離子電池中，一個叫“極耳”的端子連接至電池的正極和負極，這樣電流就能夠進出。MTW 技術使用多個精確對齊的極耳來防止局部過熱，降低電阻，并在高輸出功率下實現穩定放電。我們就 Poweramp 在其設計中使用 MTW 技術的原因采訪了 Poweramp 銷售主管葉宇。

“為支持高性能電動摩托車，我們使用 MTW 技術來有效控制放電期間的溫升，這樣作為一個整體的能源系統就能夠實現穩定的性能、高度的安全性和一致的功率輸出?！?/p>

多極耳卷繞 （MTW）

上圖詳細描述了多極耳卷繞技術。右圖對極耳數量和局部加熱導致的溫度分布進行了比較。結果表明，使用的極耳數量越多，產生的熱量就越少。

葉宇談到了未來愿景?！盀槭闺妱幽ν熊嚦蔀橄乱淮恿Φ慕M成部分，我們需要提高其效率、安全性和便捷性。TDK 的鋰離子電池在應對這些挑戰方面發揮著重要作用，而且在不久的將來，必將成為電動摩托車的可靠電源?！?/p>

適用于電動摩托車的鋰離子電池

軟包型鋰離子電池可提供出色的安全性、更高的輸出功率、更長的使用壽命、更短的充電時間和更寬的工作溫度范圍。

術語解說

*1. 電動摩托車：在本文中，“電動摩托車”是指不包含電動自行車（輔助或全助力）在內的電動摩托車。

*2. ADAS（高級駕駛輔助系統）：高級駕駛輔助系統可提高汽車的安全性。

*3. 小動力：比汽車更小，可搭載一名或兩名乘客的車輛，如電動小輪摩托車、電動摩托車、滑板車以及老年人用的輕便型摩托車。

*4. MaaS（移動即服務）：通過利用信息與通信技術，在云中管理交通信息和相關服務，將除私家車外的所有交通工具作為單一服務提供。完全實現 MaaS 后，用戶就能夠以一種集成的方式搜索、預訂多種移動服務并進行支付，包括公共汽車、火車、航班和酒店。然而，國際機構對這一術語并沒有明確的定義，各國的解釋也不盡相同。

*5. 中國的電動雙輪車：目前主要使用的是鉛酸電池。

*6. 鋰離子電池：鋰離子電池具有正負極，并通過兩極之間鋰離子的移動進行充放電。
編輯：hfy