我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)路線及趨勢(shì)分析

中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)訊：

    內(nèi)容提要：目前憐酸鐵鋰系電池具有優(yōu)勢(shì),三元材料由于其成分中含有線、鈷等貴重金屬元素,是其未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化面臨的不確定性因素,鈦酸鋰系電池則由于其材料的制備工藝條件嚴(yán)格,導(dǎo)致其成本居高不下。正因?yàn)槿绱?在產(chǎn)業(yè)化方面,憐酸鐵鋰系電池目前也走在前面。

    在鋰離子電池方面,國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平還有差距,國(guó)內(nèi)的鋰離子電池原料、電池單體/組件的生產(chǎn)工藝、電池控制等一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破,而且,生產(chǎn)一致性的問(wèn)題也沒(méi)有完全解決,電池成組后的穩(wěn)定性和使用壽命等還存在較大問(wèn)題。由于擔(dān)心鋰離子電池的穩(wěn)定性,從“十五”開(kāi)始,我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中,并未將鋰離子電池作為重點(diǎn)方向,而是選擇了鎳氫電池。但在鋰離子電池領(lǐng)域,中國(guó)企業(yè)還有機(jī)會(huì),因?yàn)槲覈?guó)此前大力發(fā)展消費(fèi)電子產(chǎn)品為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)打下了較好基礎(chǔ),有利于向動(dòng)力電池領(lǐng)域發(fā)展,代表企業(yè)有比亞迪、萬(wàn)向、力神、比克等。 

    內(nèi)容選自產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《2013-2017年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電站市場(chǎng)深度調(diào)查及發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告》 

    在目前的發(fā)展階段,動(dòng)力鋰離子電池還處于多種材料體系共存的局面其中,憐酸鐵鋰系電池具有高性能、高安全性、低成本等特點(diǎn),中國(guó)、韓國(guó)、歐美等國(guó)多以此體系為主,是目前的熱點(diǎn)和主流;純的猛酸鋰電池存在高溫工作時(shí)不穩(wěn)定,容量易衰減的缺點(diǎn),但通過(guò)對(duì)純的猛酸鋰進(jìn)行改性,開(kāi)發(fā)出了高性能的三元材料,解決了猛酸鋰體系存在的問(wèn)題,日本及部分歐美國(guó)家目前選擇三元材料體系作為電動(dòng)汽車(chē)主要的動(dòng)力電池;由日本東芝公司和美國(guó)鋰電池制造商Altaimano公司開(kāi)發(fā)的以鐵酸鋰代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石墨負(fù)極材料的鋰離子電池,具有高功率、安全性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、適用溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn),成為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池另一個(gè)可能的選擇。 

    從成本來(lái)看,目前憐酸鐵鋰系電池具有優(yōu)勢(shì),三元材料由于其成分中含有線、鈷等貴重金屬元素,是其未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化面臨的不確定性因素,鈦酸鋰系電池則由于其材料的制備工藝條件嚴(yán)格,導(dǎo)致其成本居高不下。正因?yàn)槿绱?在產(chǎn)業(yè)化方面,憐酸鐵鋰系電池目前也走在前面。 

    鋰離子動(dòng)力電池發(fā)展總的技術(shù)路線是:改進(jìn)和完善現(xiàn)有材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝,不斷幵發(fā)新型的材料體系,不斷提高鋰離子電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)。鋰離子電池由于其材料體系、結(jié)構(gòu)形式可以靈活選擇,并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出新型的鋰離子電池,引領(lǐng)著鋰離子電池向著高安全性、高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、低成本的方向發(fā)展。目前,已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初期階段應(yīng)用的較成熟的鋰離子電池類(lèi)型主要有猛酸鋰系、憐酸鐵鋰系電池,在材料上,通常都是在純的猛酸鋰、隣酸鐵鋰的基礎(chǔ)上通過(guò)摻雜、包覆等手段引入其他元素或物質(zhì),從而提高某些方面的性能;在結(jié)構(gòu)形式上,則是通過(guò)從傳統(tǒng)的硬殼卷繞式電池向軟包疊片式電池的轉(zhuǎn)變來(lái)提高電池的性能。這些鋰離子電池的能量密度已能達(dá)到100?200Wh/kg,功率密度達(dá)到1000?1500W/kg,單體電池的循環(huán)壽命平均達(dá)到3000次左右,安全性問(wèn)題已基本解決,成本也隨著規(guī)�；�的生產(chǎn)而有望逐步降低。更重要的是,還不斷有新的材料體系被開(kāi)發(fā)出來(lái),典型的有鐵酸鋰系鋰離子電池,具有更高的功率密度、循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。還有處于理論研究階段的鋰硫電池、鋰-空氣電池等,其能量密度分別能達(dá)到350 Wh/kg和1000 Wh/kg,為更高性能的鋰離子動(dòng)力電池的開(kāi)發(fā)提供了可能的選擇。 

    從目前鋰離子電池的技術(shù)發(fā)展水平來(lái)看,在五年內(nèi),動(dòng)力電池的性能基本能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用要求動(dòng)力電池成本的問(wèn)題除了通過(guò)降低電池制造成本外,還可通過(guò)所謂的電池梯級(jí)利用以及廢舊電池回收再利用的方式來(lái)解決。動(dòng)力電池梯級(jí)利用目前停留在概念階段,對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)用過(guò)的舊電池能否繼續(xù)用在其它場(chǎng)合、用在其它場(chǎng)合的效果如何以及怎樣才能找到最佳的使用方式,還有待研究。已經(jīng)存在的一些事實(shí)給梯級(jí)利用這種方式留下了許多待回答的難題,例如:新電池尚且存在一致性的問(wèn)題,舊電池的一致性分化規(guī)律又會(huì)如何;舊電池和新電池的壽命衰減曲線的差異問(wèn)題;舊電池在其它場(chǎng)合使用前重新檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)特別是安全標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題;在同一場(chǎng)合使用新電池或舊電池的綜合成本評(píng)估的問(wèn)題,等等。廢舊電池回收再利用是降低電池使用成本的一個(gè)有效的方式,由于動(dòng)力電池目前還沒(méi)有進(jìn)入大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用階段,這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有引起足夠的重視。 

    動(dòng)力電池的充電網(wǎng)絡(luò)是電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施,可采用的技術(shù)路線是充、換電的方式,這兩種方式基本上己覆蓋了動(dòng)力電池對(duì)充電的需求。充電的方式寄希望于能以最快的時(shí)間完成對(duì)電池的充電,但必須以不顯著損傷電池的壽命為前提;換電的方式則可以慢充的方式進(jìn)行。對(duì)于電池這個(gè)復(fù)雜的體系本身來(lái)說(shuō),越快速的充電越不利于其壽命,從電池的角度來(lái)說(shuō),應(yīng)盡量使用溫和的方式對(duì)電池進(jìn)行充電才能長(zhǎng)時(shí)期的保持其性能的發(fā)揮,從充電網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)說(shuō),電池性能的突破不會(huì)對(duì)充電技術(shù)路線產(chǎn)生根本性的影響。