锂电池分为正极和负极两个材料。我们经常说的磷酸铁锂、三元材料这些其实指的是锂电池的正极。现在在全世界有成千上万的实验室都在试图开发性能更好的锂电池，其实大家无非是想在金属氧化物中寻找一种性能更好的、容量更高、寿命更长，或者是充放电的功率更好的一些正极材料，或者是在负极上下功夫。我们通常用的比较多的锂电池的负极材料是石墨，但是最近这些年也出现了一个新的负极材料，就是钛酸锂。
这张图只是一个引子。那么快充的核心是什么？
在锂离子电池放电的时候，这个锂离子是从负极材料里跑出来，然后跑到正极去，这个过程其实相对来说比较容易实现，也就是说锂电池的放电功率可以做得很大。
但是传统来说，充电就不这么容易了，充电的时候锂离子要从正极材料里跑出来，跑到负极材料里面去，这个过程相对来说比较考验负极材料，因为锂离子要快速进入负极材料，那这时候对负极材料的结构等问题都会造成破坏，所以通常来说，锂离子电池在快速充电方面表现的性能是不行的。
但是快充却是一个很多人梦寐以求的特征，以往只有超级电容才能表现出来快充，所以要克服锂电池不能快充的特点，我们要从材料的角度去入手，想办法去提升材料特别是负极材料在充电时的性能，这就是在材料或化学基础上要做的工作。
一、电动公交车的商业困境
那为什么要特别强调快充这个特征，我想先从电动车的应用端来说起。第一个在我们国家推广这个新能源车的时候，政府最容易推动的市场是电动公交车，纯公交车从奥运会开始到世博会到现在大概有六七年时间了吧，在很多城市都有应用。看一组简单的数据，这个PPT就讲到了电动公交车在商业应用中遇到的困境。
以12米的纯电动大巴为例，公交车每天典型要跑250公里，它当然是在A点和B点之间来回地跑，典型的电耗每公里0.8度电，这辆车如果白天跑一整天的话大概要消耗200千瓦时的电量，这个电量看起来不多，但是在配置电池的时候，要考虑两个系数，第一个是电池充放电区间，电池寿命的衰减，这样的话要配置 312个千瓦时的电量，再加上夏天开空调的耗能，这样一来，这个电池就要装到500千瓦时的电量才能够满足12米的大巴全天的运营。
实际上在现在锂电池能量密度水平上，如果装配磷酸铁锂，大概500千瓦时的电池可能要6吨重， 目前的成本至少要100万以上，这样一个电池在12米在体积和重量上都装不了， 所以这个方案大家都用不了。
通常的做法是装差不多一半的电即三百千瓦时的电量，这就导致了这个车不能实现全天的运营，通常来说在下午的时候，大巴车会回到充电站进行一次被称为快速补电的工作，这个时间通常会消耗一个小时到一个半小时，补充一部分电量，然后再完成下半段的运营。然而这个结果对公交公司而言降低了它的运营效果，因为在白天的时候有两个小时不能运行。
那么紧接着一个问题就是，我们有没有可能采用能量密度更高的电池来完成这项工作？目前已经商业化的电池中间能量密度最高的是特斯拉用的松下18650的电芯，其电芯的能量密度达到了230瓦时每公斤，如果真的要装五百度电的话，重量大概是3.5吨，它能够满足全天的运营，而且大巴车上也基本上能装下，但是这个电池使用在公交大巴上面的一个问题就是它的寿命，它重组之后的循环寿命可能只有五百次，所以我们预计它在公交上这样使用的话每天充一次电大概只能用两到三年。
所以我们看到在公交大巴上面使用能量型的电池试图来解决全天运营的需求，实际面临着很多工程上以及成本上的问题，要么太重，要么太贵，要么寿命不够好。
但我们还有另外一个思路，如果能反过来考虑这个问题，我们不装那么多的电池，而是把电池装得更少，但是使用快速充电的方法。假如我们不需要跑250公里，只需要跑一圈，比如一辆公交车从A点到B点是二十公里，那我只需要装跑二十公里的电池，然后每次到终点的时候都能够在五分钟或者十分钟之内把电充满，然后跑下一趟，那么这个方案是否也是可行的呢？我们简单测算一下，如果我们用80千瓦时的电池或者用120千瓦时的电池，那么每天快充四次或者五次、六次，每次充电时间也控制得足够短，利用司机到总站休息的时间。也就是说如果我们通过少装电池的方式，多次充电的方式也能满足公交的运营，但是它对电池提出了一个挑战，就是说电池要能够快速充电，那十分钟左右就要把电充满。另外，因为每天的充电次数会变多，比如说每天从一次变成了三四次甚至五次，那么在快充条件下，要求电池的循环寿命也会比原来更长。
二、电动出租车的运营难题
上面是我们对于公交运营所设想的一种方式，就是通过每一趟或者两趟快速充电来解决全天运营里程的问题。
接下来我们将讲到出租车，PPT中说明了电动出租车的需求，出租车的运营负荷要比公交车还要高。两个司机24小时运营，那么全天的运营里程典型的是 500多公里，在寿命期内通常是六年，它需要运行大概一百万公里，这是我们讲到出租车的特点。这个特点其实对于电池提出了更高的挑战。相比一下电动私家车的需求，电动私家车通常我们只是上下班时间开，每天可能开50公里，偶尔在周末的时候有可能有一次长距离的旅行比如说三百公里，那通常来说，我们在十年的时间里头可能这辆车能跑20万公里，所以我们看到私家车和出租车，这两种车辆的运营特点的差别非常大，进一步说，这两种车辆对于电池的需求也是完全不同的。
在我们国家863科技计划中间包括现行的补贴政策中，它的总的倾向性是鼓励大家把电池的能量密度做高，把车辆的行驶里程做长，这样做的终极目的是为了最终能够启动私家车市场，通过电池能量密度的提高，来降低电池的成本，这个方向我认为非常正确。
但是实际上，大家都能看到，私家车这个市场大面积的启动可能还需要若干年的时间，在这个之前，作为从业的公司，要想在新能源汽车领域分一杯羹的话，我们要看一看眼下，以及未来三年我们能够在哪个市场上能够有生意。
目前其实国内在电动出租车方面卖得最好的是比亚迪E6，它的典型配置是65千瓦时的电池，大概充满电之后的实际运营里程可以达到两百公里左右，每天两班司机，大概能够运营四百公里。它唯一的缺点是什么呢？就是白天的时候每一班司机大概要花2个小时充两次电，夜班司机大概也要花这么长时间，所以24小时里面，自己大概要花四到五个小时来充电，特别是白天的充电时间，比较多地影响了司机的运营，这是司机目前不太满意的地方。
其它的电动出租车方案，因为装的电量少，然后又不能快速充电，所以它们的运营其实是很成问题的，可以说它的运营效率跟真正的燃油出租车完全是两个概念，所以也谈不上经济性。
那么我们设想一种可以快速充电的方案，比如这个车上可以配载四十到五十千瓦时的电池，充满电需要十五分钟，我们设想两班司机那么每班司机各充两次，全天总共4次充电，累计的时间控制在一个小时之内，这样的话，这个车作为出租车运营距离燃油车的使用已经是非常接近的了。另外，就是我们来看如果要满足六年九十万公里或者一百万公里的需求，那么电池需要全充放的次数大概在4300或者5000次左右。
三、快充电池特性
从现在新能源汽车政府推广的力度来看，公交车的力度是最大的，紧随其后，政府的手能够伸到地方就是出租车。所以我们总结一下运营车辆的特征，不管是出租车还是公交车，第一个它是一个生产工具，它有别于我们个人消费者的车辆，每天的运行要十五小时甚至到二十四小时，车辆每天的运营里程很长，公交要二百五十公里，出租车要五百公里以上，第三个是车辆的寿命，或者说对电池的寿命要求都希望达到六十万甚至一百万公里，所以简单来说，针对这样的需求，快速充电和长寿命是这个电池最基本的一个特征。
那么针对这两种需求，有没有电池能够满足这种商业上的要求？我们刚才谈到了十分钟或者十五分钟充电，那么它的寿命希望达到五千次，甚至是一万多次。从 2007年开始微宏一直在这方面在做努力，在过去的几年中，我们先后开发了两代的产品，第一代是钛酸锂，这个电池在25℃下6C充放循环下，循环两万五千次容量可剩余78%，第二张图是第二代我们称为多元复合锂电池，这个电池有一万次的循环寿命。
四、电动公交与电动出租的快充方案
这两个电池他们的出现就是针对前面提到的两个市场，一个是公交，另一个是出租车，2011年3月，最早的第一批的六辆装钛酸锂的公交大巴在重庆上线了，它的充电用了两把枪，充电电流达到了500安培，标准电压560伏，充电机的功率大概400千瓦。这批车到现在运行了4年，每天充电5次左右，每充一次电线路的里程大概是30多公里，这个项目非常好的诠释了钛酸锂电池在快速充电的条件下它的长寿命和稳定性。
三年之后，重庆这个模式走出国门，得以进入到了德国Munster，VDL采购了一批纯电动快充的大巴电池，这也是我们引以为豪的事情。
同样是在去年，伦敦这个红色双层巴士，1000台的订单下给了微宏动力，这个系统是一个增程式的串联系统，配了18个千瓦时的钛酸锂。目前已经有400多台上线运行了，在今年年底之前会把剩余的500多台投入运行。
从去年下半年开始，国内的公交市场非常火爆，从去年开始我们陆陆续续在国内很多城市都投入了快充的电动公交车，特别是在北京，北京公交去年总计采购了390台配备快充电池的大巴及中巴，全部都采用了快速充电的模式，所以快充在公交行业获得了相当广泛的认可。
在公交之后，谈到出租的应用目前其实还没有开始。我们所设想的方式是纯电动的出租车能够在10~15分钟之内充满电，且每次充满电续航里程能够达到250公里。电池能够使用60万公里，尽量做到与公交等寿命，这是我们所设想的电动出租车的一个商业模式。
五、快充需解决的技术问题
在快充体系之间，电池温度是影响它寿命最大的杀手，50℃下容量衰减几乎加快一倍，所以温度控制是非常重要的。
在成本可以接受的情况下，我们会建议采用液冷的方式，我们把电池直接浸没在高绝缘性的阻燃液体中，然后把这个液体循环出去，循环出去之后跟空调的氟利昂直接换热，换完热之后再回到电池中。这个是伦敦双层巴士运行了这样一个系统，运行得非常好，我们希望在乘用车上也能够采用这样的系统来解决快充的时候电池的热管理问题。
对于电池安全，客观上来讲，锂电池的绝对安全是不存在的，它是易燃的、本身带有能量的物体，所以我们能够做到的是在材料体系上，电芯的单体制造和成组技术上进行充分的设计来确保当有意外发生的时候整个系统不会出现燃烧、爆炸。
微宏在大巴车上开发了一套比较独特的系统，就是把电池直接浸没在高绝缘性的阻燃液体中，那把电池浸在油里的好处是什么呢？油隔绝了空气，当出现意外的时候，热失控高温的点和可燃物泄露出来的时候，它不会第一时间接触到空气，可以很有效地避免起火或者爆炸的发生。
我们做了一个具有象征意义的测试，在空气中尖穿刺一个铝壳电池或者在油中间穿刺一个电池，测试发现，在空气中穿刺的时候，我们观察到电池表面的温度是六百多度的高温，并且很容易起火，而在油中针刺的时候我们能观察到的温度大概只有一百多度。所以隔绝空气能够很有效地缓解电池在出现失控的时候的危险。
六、快充电池的其他工业应用
最后一张PPT是讲快充在其他工业上的应用，除了讲到的两个目标市场：公交车和出租车之外，在所有24小时运营的移动工具上，包括码头拖车、叉车、 RTG，无一例外对快充都有着需求。另外，在高功率使用的启停电池上也可以发挥它长寿命和大功率的特性。第三个是在增程式或者插电式车辆上，在高功率使用的情况下这种电池也会有很好的运用。
