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肖成伟:动力电池市场的发展现状与趋势

导读: 在电动汽车里面,动力电池原来是铅酸电池,目前在丰田系混合动力轿车里面规模使用,在具有启停功能的轿车,在国内外低速电动车中规模使用,锂电池在电动汽车里面主要的还是一个技术趋向和一些产品应用。

  以下为中国电子科技集团第18研究所电池检测中心主任肖成伟的发言实录:

  很高兴参加本次峰会。简单的介绍一下动力电池的发展阶段和趋势。

  第一,动力电池技术发展现状及趋势。对车用电池的要求内容很多,像能量密度、功率密度、安全性、循环寿命、自放电、搁置寿命、快速充电、温度范围、环境友好等,有些方面是优势,有些方面是劣势,针对不同的需求做产品应用开发。

  在电动汽车里面,动力电池原来是铅酸电池,目前在丰田系混合动力轿车里面规模使用,在具有启停功能的轿车,在国内外低速电动车中规模使用,锂电池在电动汽车里面主要的还是一个技术趋向和一些产品应用。

  在国家新能源汽车重点研发专项中,动力电池作为一个方向,大概占到了25%,在六个方面对动力电池研发进行支持。第一,新材料新体系;第二,高比能锂电池;第三,高功率长寿命电池;第四,动力电池系统;第五,高比能二次电池;第六,测试评估。在节能与新能源汽车国家规划里面重点支持电池模块,电池模块创新工程将支持八家企业。在中国制造2025里面,动力电池的能量密度目标是350瓦时/公斤,对应配套的新能源汽车的数量到2020年时预计要100万辆,到2025年时预计300万辆。

  国家三个五年计划锂离子动力电池技术路线的变化趋势。正极材料还是根据国家研发支持的方向,比如中国政府现在已经把电驱动作为研发支持的重点。从材料体系来看,往高比能的材料体系方向发展。钴酸锂是因为安全性,包括钴资源的问题,从锰酸锂到磷酸铁锂到磷酸材料,是按照这样一个方向发展的。安全性方面,目前来说三大电池包括磷酸铁锂、包括混合的、包括三元材料的,单体的和模块的发展都已经通过了新的国家标准。

  国内外动力电池技术发展现状比较,如图,从对比的情况来看,国内开发的锂离子电池单体的技术水平与国外基本处于同一水平,在产品均匀一致性、系统集成技术、生产线自动化程度方面需要加紧追赶,这个差距目前还在缩小的。从这个角度来说,通过中国政府对新能源汽车的支持,对推动国内锂电池的技术研发和产业化技术的研发,包括系统集成技术的研发,都有比较大的促进。

  从动力电池发展趋势来看,正极材料有层状结构、尖晶石结构和橄榄石型结构,其中高密度的三元材料现在是研发产业化的热点。而负极材料方面有碳材料、金属氧化物材料、合金材料,其中在合金类的材料里面的硅碳负极材料是研发的热点。如图,从配对可以看出来,最左边这栏实现了大规模的产业化,中间这个材料体系,现在是研发和产业化的热点,尤其是以高镍的三元材料、硅碳负极材料是研发的热点,后面下一代一些动力电池研发的体系,现在是作为基础研究的热点。

  到2020年可以看到,中短期可以实现的材料体系配对的情况,如图,这一栏都已经实现了产业化。蓝色这栏,是目前研发和产业化的热点,包括去年发布的电动汽车研发专项中电池有关内容,各个企业材料体系的内容基本上是以这个为主。目前来看,18650材料体系是经济性最好的材料。个人认为,18650真正应用的领域还是在小型车和微型车,即系统集成在30千瓦时以内的电池体系。个人认为,采用18650是比较好的技术选择,整个电池系统的能量提升之后,对小容量电池大规模串并联的连接和热管理的技术难度还是非常高的。当然对18650体系也在做提升,像20/21系列,在此基础上提高能量来减少串并联数量,以此扩大应用。

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