鉅大LARGE | 點擊量：1295次 | 2022年07月22日
新能源車動力鋰電池發展現狀和趨勢解析
我國汽車工業協會2015年一月十二日公布的數據顯示，2014年，我國新能源汽車生產78,499輛，銷售74,763輛，比上年分別上升3.5倍和3.2倍。這標志著我國的新能源車產業正在進入高速上升期。然而，目前國內絕大多數電動整車廠的電池、電機依賴外購，電控系統則由于涉及整車控制通常為自主研發或者聯合開發。我們曾經聽到過這樣的聲音，"我國的動力鋰電池技術和世界領先水平接近"，實際上真的是這樣嗎？
電動汽車的發展可謂一波三折。在1834年，就誕生了第一輛電動汽車，當時使用的是干電池，續航里程很短。隨著卡爾·奔馳在1886年發明了內燃機車之后，電動汽車幾乎銷聲匿跡。1973年，中東爆發石油危機，使世界汽車巨頭又掀起了電動汽車的研潮，但因電池特性和技術限制，此次仍未能令電動汽車發展起來。但我們看到1971年豐田推出了首款混合動力車——普銳斯。其采用的是具備大電流充放能力的鎳氫電池，安全性好，但是比容量低，體積大。
第四代豐田普銳斯
隨著第四代普銳斯的誕生，該車除了HEV版本供應鎳氫電池外，還為其PHEV版本配備了鋰電池，比容量得到了提升，但安全性卻下降了。至此，我們不禁要問，究竟哪類電池才是最好的？好電池的標準是什么？對此，匡德志指出，任何一類電池都有其優劣勢，它們適合的應用也不同。
主流動力鋰電池優劣勢分析
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
當前比較主流的電池包括超級電容器、金屬氫化物鎳電池、鋰電池、燃料動力鋰電池。超級電容器的特點是可承受瞬間大電流充放電，但儲電量低，不能驅動車輛長時間的使用；金屬氫化物電池具備大電流充放電能力，安全性好，但是比容量低，體積較大；鋰電池的電壓在這幾類電池中最高，比容量高，但它的是安全性、低溫性能差；燃料動力鋰電池從去年開始走進更多人的視線，能量儲備充足，可快速補充燃料，但成本高，瞬間輸出能力差，致命的缺陷是不能進行能量的回饋，導致驅動的車輛不能只用燃料動力鋰電池實現剎車時能量的回收。
目前市場的主流的新能源汽車包括日產聆風、豐田普銳斯、雪佛蘭沃藍達等，當然還有紅得發紫的TSLAModelS。這四款車無一例外地都采用了鋰電池或鎳氫電池，因此也可以看出，在上述四種動力鋰電池中，鋰電池和鎳氫電池是競爭最為激烈的兩類電池。許多業內人士對功率密度、能量密度、最大容量等參數各有說辭。
實際上，并非所有的參數都高才是最好的（當然也不可能實現）。匡德志指出，功率密度跟電池的應用領域直接相關，假如用在混合動力車對功率要求較高的領域，必然要求功率密度也較大；假如用在純電動汽車對功率要求不高但儲能要求較高的領域，功率密度要求則可以降低一些，但能量密度要夠大。匡德志強調，不論是鎳氫電池還是鋰電池，它的功率密度和能量密度都可以通過電池設計者根據應用情況進行調整。
TSLAModelS
例如，TSLAModelS具有480公里的續航，其18650鋰電池的能量密度達到了200瓦時/千克；而雪佛蘭沃藍達同樣采用鋰電池，由于其有關純電續航的要求并不高，只有60公里，因此其能量密度僅為88瓦時/千克（16千瓦時÷181千克）。
電池各項性能的關系
此外，動力鋰電池的各項性能是相互平衡的，或者說"牽制"的，電池性能的優劣不取決于單個電池的某項特性，而取決于綜合性能。從上圖中我們可以看出，容量和耐久性、高溫性能和低溫性能、散熱性和絕緣性、容忍性和成本是四組互相"矛盾"的參數。因此，匡德志強調，只有綜合考慮電池性能參數和環境之間的關系，才能真正具有應用價值。
"安全性、壽命、成本"是最大瓶頸
我國是一個汽車大國，2014年產銷量雙雙超越2000萬輛，然而，卻不是一個汽車強國，在傳統汽車技術領域如此，在新能源車技術領域亦是如此。我國的新能源車三大核心要素電池、電機、電控系統的技術實力都稱不上強，尤其在電池方面重要依賴外購。因此所謂的"彎道超車"一說不免令人覺得盛名之下，其實難副。
我們先來看一組數據，可以對國內外在動力鋰電池發展上的差距有個直觀了解。近日，日本知名動力鋰電池公司PEVE官網公布數據稱，已經賣出了800萬套動力鋰電池，日本混動車占所有汽車銷量的40%。相比之下，2014年，我國的新能源車總銷量也不到8萬輛，這其中又有多少的電池出自我國本土公司？巨大的級差令人細思恐極。那么，我國動力鋰電池技術和國際先進水平的差距在哪？又是在什么技術上遇到了瓶頸？
匡德志指出，國內動力鋰電池技術的瓶頸在于壽命、安全性和成本。這三點并非完全獨立，而是互相關聯的。電池壽命指的是循環壽命和擱置壽命，循環壽命的降低重要來自電池成組過程中的一致性問題。循環壽命低將新增電池更換需求，這會大大新增電動汽車使用成本。而擱置壽命是指電池在靜態放置狀態下壽命的衰減。在汽車應用中，電池大部分時間處于擱置狀態，從實際應用來看，車輛在夏天的高溫暴曬狀態下，電池的衰減非常明顯。
其介紹，在使用鎳氫電池，尤其是功率型鎳氫電池時，更多地保證電池在較小里程范圍使用，可以延長壽命。另外，電池的使用溫度對壽命也有影響，溫度越高，壽命越短。鎳氫電池以35℃為界限，溫度每升高10℃，壽命會縮減一半。所以在設計時，加裝熱管理系統，實現電池溫度的管理，保持其在恒溫下使用，同樣可以延長電池壽命。
和電池壽命和安全性相關的最重要的系統是BMS（電池管理系統）。匡德志強調，BMS是保證電池應用的核心部件。在電池完成一致性生產后，能夠確定電池壽命的重要因素在于BMS。目前國內BMS已基本能消除單體以至模塊條件下過電壓、短路、擠壓等情況下的安全隱患，但整包級別的安全性仍沒有完全解決，這也是電池技術的瓶頸之一。
匡德志補充，不論是國內還是國外的BMS，均可以由專業的公司進行開發，但是，有關電池內部的控制和對電池特性的識別，必須由電池公司提出自己的需求。因為公司對自己電池的了解是最深的，所以自主開發才能實現對產品的最優控制。這是匡總給國內電池公司的建議，科霸本身也是這么做的。
總結：
和傳統汽車的內燃機技術相同，我國在新能源車動力鋰電池領域也要經歷從外購到合作研發，再到自主開發的過程。不論是有關新能源車企，還是動力鋰電池公司來說，追求的目標的不能僅限于產銷量，而是從細小元件著手，潛心研發，實現瓶頸突破。
正如匡德志所說，我國雖然在動力鋰電池技術水平上落后于國際，但我們有著廣闊的汽車市場作為后盾，這為我們趕超國外先進水平供應了機遇。
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