鉅大LARGE | 點擊量：1572次 | 2022年03月07日
動力鋰電池市場的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
以下為中國電子科技集團第18研究所電池檢測中心主任肖成偉的發(fā)言實錄：
很高興參加本次峰會。簡單的介紹一下動力電池的發(fā)展階段和趨勢。
第一，動力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。對車用電池的要求內(nèi)容很多，像能量密度、功率密度、安全性、循環(huán)壽命、自放電、擱置壽命、快速充電、溫度范圍、環(huán)境友好等，有些方面是優(yōu)勢，有些方面是劣勢，針對不同的需求做產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)。
在電動汽車?yán)锩妫瑒恿﹄姵卦瓉硎倾U酸電池，目前在豐田系混合動力轎車?yán)锩嬉?guī)模使用，在具有啟停功能的轎車，在國內(nèi)外低速電動車中規(guī)模使用，鋰電池在電動汽車?yán)锩嬷饕倪€是一個技術(shù)趨向和一些產(chǎn)品應(yīng)用。
在國家新能源汽車重點研發(fā)專項中，動力電池作為一個方向，大概占到了25%，在六個方面對動力電池研發(fā)進行支持。第一，新材料新體系；第二，高比能鋰電池；第三，高功率長壽命電池；第四，動力電池系統(tǒng)；第五，高比能二次電池；第六，測試評估。在節(jié)能與新能源汽車國家規(guī)劃里面重點支持電池模塊，電池模塊創(chuàng)新工程將支持八家企業(yè)。在中國制造2025里面，動力電池的能量密度目標(biāo)是350瓦時/公斤，對應(yīng)配套的新能源汽車的數(shù)量到2020年時預(yù)計要100萬輛，到2025年時預(yù)計300萬輛。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
國家三個五年計劃鋰離子動力電池技術(shù)路線的變化趨勢。正極材料還是根據(jù)國家研發(fā)支持的方向，比如中國政府現(xiàn)在已經(jīng)把電驅(qū)動作為研發(fā)支持的重點。從材料體系來看，往高比能的材料體系方向發(fā)展。鈷酸鋰是因為安全性，包括鈷資源的問題，從錳酸鋰到磷酸鐵鋰到磷酸材料，是按照這樣一個方向發(fā)展的。安全性方面，目前來說三大電池包括磷酸鐵鋰、包括混合的、包括三元材料的，單體的和模塊的發(fā)展都已經(jīng)通過了新的國家標(biāo)準(zhǔn)。
國內(nèi)外動力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀比較，如圖，從對比的情況來看，國內(nèi)開發(fā)的鋰離子電池單體的技術(shù)水平與國外基本處于同一水平，在產(chǎn)品均勻一致性、系統(tǒng)集成技術(shù)、生產(chǎn)線自動化程度方面需要加緊追趕，這個差距目前還在縮小的。從這個角度來說，通過中國政府對新能源汽車的支持，對推動國內(nèi)鋰電池的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā)，包括系統(tǒng)集成技術(shù)的研發(fā)，都有比較大的促進。
從動力電池發(fā)展趨勢來看，正極材料有層狀結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和橄欖石型結(jié)構(gòu)，其中高密度的三元材料現(xiàn)在是研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的熱點。而負(fù)極材料方面有碳材料、金屬氧化物材料、合金材料，其中在合金類的材料里面的硅碳負(fù)極材料是研發(fā)的熱點。如圖，從配對可以看出來，最左邊這欄實現(xiàn)了大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，中間這個材料體系，現(xiàn)在是研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點，尤其是以高鎳的三元材料、硅碳負(fù)極材料是研發(fā)的熱點，后面下一代一些動力電池研發(fā)的體系，現(xiàn)在是作為基礎(chǔ)研究的熱點。
到2020年可以看到，中短期可以實現(xiàn)的材料體系配對的情況，如圖，這一欄都已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。藍色這欄，是目前研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點，包括去年發(fā)布的電動汽車研發(fā)專項中電池有關(guān)內(nèi)容，各個企業(yè)材料體系的內(nèi)容基本上是以這個為主。目前來看，18650材料體系是經(jīng)濟性最好的材料。個人認(rèn)為，18650真正應(yīng)用的領(lǐng)域還是在小型車和微型車，即系統(tǒng)集成在30千瓦時以內(nèi)的電池體系。個人認(rèn)為，采用18650是比較好的技術(shù)選擇，整個電池系統(tǒng)的能量提升之后，對小容量電池大規(guī)模串并聯(lián)的連接和熱管理的技術(shù)難度還是非常高的。當(dāng)然對18650體系也在做提升，像20/21系列，在此基礎(chǔ)上提高能量來減少串并聯(lián)數(shù)量，以此擴大應(yīng)用。
中長期可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的電池體系，像鋰空氣電池、鋰硫電池、全固態(tài)電池，2030年能不能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，還是取決于技術(shù)進展的程度。
如圖，國家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在有5項跟動力電池相關(guān)。黑色的是已經(jīng)被引用作為電動汽車企業(yè)強檢的標(biāo)準(zhǔn)，對動力電池的安全性有比較大的促進。因為在對國內(nèi)動力電池標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)的情況下，對動力電池品質(zhì)的提升是有比較大的促進。
如圖，這個是動力電池的測試情況，其中三元材料占的比例會比較大。這與整個技術(shù)發(fā)展的趨勢相匹配的。系統(tǒng)集成方面，在振動、擠壓、外部火燒和安全性相關(guān)的測試出現(xiàn)了一些問題，而在其他方面相對來說都突破了測試。剛才提的，像振動、擠壓、外部火燒方面，無論是整車企業(yè)、還是電池企業(yè)、還是第三方做系統(tǒng)集成的企業(yè)，在這三個方面對它的關(guān)注和研發(fā)的力度一定要加強，因為這三個方面總體來看還是出現(xiàn)問題的機率比較高。
第二，動力電池市場趨勢。
對動力電池來說，現(xiàn)在像電動汽車、電動自行車、儲能都是動力電池現(xiàn)在和未來應(yīng)用的市場。
全球角度來看，動力電池的投資力度還是處于增強的階段，整個產(chǎn)業(yè)投資的平均強度可以跟著投資規(guī)模的提升呈現(xiàn)快速下降的趨勢。在國內(nèi)的方面，目前形成了比較集中的四大區(qū)域，珠三角、長三角、京津冀和中原。目前來看，整個產(chǎn)業(yè)資金投入超過了1000億，2015年的產(chǎn)能超過400億瓦時，2015年配套電池的瓦時數(shù)超過了160億瓦時，產(chǎn)值超過了400億人民幣。中國現(xiàn)在形成了一個完善的產(chǎn)業(yè)鏈像正極、負(fù)極、隔膜、電解液，包括生產(chǎn)裝備和梯次利用，也包括資源回收，形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈。
電池壽命及價格變化趨勢。壽命還是跟國家補貼政策相關(guān)的，動力電池的質(zhì)保期要求達到8年/12萬公里，乘用車在5年/20萬公里。
現(xiàn)在大家關(guān)心比較多的，跟動力電池相關(guān)的政策，一個是動力電池管理規(guī)范的實施，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布四批了，目錄包括超過50家企業(yè)。同時《動力電池行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》也在部委之間征求意見，我想也會通過國辦對外發(fā)布。
吳鋒老師剛才講了一下回收。對貴重金屬的回收還是比較有價值的，這是2Ah的1865鋰離子電池、523正極材料的回收。對鋰資源比較豐富青海方面，無論從資源回收、資源利用角度，對動力電池規(guī)模化的生產(chǎn)和使用，現(xiàn)在還是今后都有很大的作用。
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