“十二五”以來(lái)，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。從2011年到2016年，新能源汽車銷量從不足5000輛發(fā)展到51萬(wàn)輛，保有量從1萬(wàn)輛提升到100萬(wàn)輛，2016年新能源汽車銷量已經(jīng)超過(guò)汽車總銷量的1.8%。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，動(dòng)力電池需求量持續(xù)增加。中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)相關(guān)課題報(bào)告顯示，今年一季度國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車鋰離子電池需求總量為1.27GWh，動(dòng)力電池累計(jì)出貨量4018.273MWh。隨著新能源汽車產(chǎn)銷量的持續(xù)增長(zhǎng)，鋰電池的市場(chǎng)需求將會(huì)持續(xù)擴(kuò)張。

 

在技術(shù)研發(fā)逐步深入和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈等因素的影響下，動(dòng)力電池類型也逐步確立。受動(dòng)力電池不同生產(chǎn)工藝要求的影響，預(yù)計(jì)2017年軟包電芯將繼續(xù)坐穩(wěn)產(chǎn)量和增速第一的位置。同時(shí)，隨著動(dòng)力電池廠特別是國(guó)軒、比亞迪等領(lǐng)軍企業(yè)大規(guī)模擴(kuò)充方形動(dòng)力電芯產(chǎn)線，2018年，方形電芯將取代軟包電芯成為市場(chǎng)應(yīng)用最多的電池類型。從搭載的動(dòng)力電池情況來(lái)看，受政策影響，新能源客車現(xiàn)有電池技術(shù)路線基本已定，磷酸鐵鋰電池在純電動(dòng)客車領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，三元電池在純電動(dòng)乘用車領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。

 

與此同時(shí)，隨著電池技術(shù)研發(fā)的深入，鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的比能量在逐年提升，成本在逐年下降。中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高說(shuō)：“動(dòng)力電池在過(guò)去5年間比能量提高了近一倍，成本也下降了，預(yù)計(jì)到2020年成本將降到1元/瓦時(shí)。”

 

歐陽(yáng)明高還表示，近些年動(dòng)力電池在安全性方面也取得了重大進(jìn)展。“電池最容易發(fā)生事故的不是一個(gè)單體熱失控，而是一個(gè)單體熱失控之后的整個(gè)系統(tǒng)擴(kuò)展，這就會(huì)造成大事故。在這方面，我們國(guó)內(nèi)做的工作在全球是領(lǐng)先的，現(xiàn)在在電池設(shè)計(jì)階段就可以預(yù)測(cè)其熱失控特性。”歐陽(yáng)明高說(shuō)。

 

決勝市場(chǎng)尚存難點(diǎn)

 

2016年，中央財(cái)政對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼政策開始收緊，產(chǎn)業(yè)政策由普惠制向促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。受此影響，新能源汽車產(chǎn)銷情況一度出現(xiàn)波動(dòng)，鋰電池前期迅猛增長(zhǎng)的市場(chǎng)效應(yīng)也開始顯現(xiàn)，在多重因素影響下，鋰電池出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩局面，一些中小企業(yè)已經(jīng)處于停產(chǎn)或者半停產(chǎn)狀態(tài)。與此同時(shí)，鋰電池市場(chǎng)集中度進(jìn)一步提高，2015年，前5強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)占比56.3%，2016年這一比例提升到了64.5%。中國(guó)汽車技術(shù)研究中心副主任吳志新認(rèn)為，當(dāng)前的產(chǎn)能過(guò)剩是結(jié)構(gòu)性過(guò)剩、階段性過(guò)剩，“真正好的電池產(chǎn)品仍然供不應(yīng)求，對(duì)快速發(fā)展的新能源汽車產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，未來(lái)依然存在產(chǎn)能需求旺盛的可能”。

 

盡管新能源汽車產(chǎn)銷量連年上升，但要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中與燃油車抗衡，新能源汽車還需進(jìn)一步提升性價(jià)比。所謂性價(jià)比就是里程成本比，這一提升需要電池性能的改進(jìn)、整車電耗的下降和效率的提升、充電設(shè)施的便利化以及安全管理，其中最重要的是提升電池性能。據(jù)測(cè)算，如果電池比能量可提升到300瓦時(shí)/公斤，就能夠滿足各類轎車的使用需求。多位業(yè)內(nèi)專家表示，降低電池成本需要全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力，重點(diǎn)環(huán)節(jié)突破。以原材料環(huán)節(jié)為例，碳酸鋰的成本已經(jīng)低至1.3萬(wàn)元/噸，但是市場(chǎng)售價(jià)超過(guò)15萬(wàn)元/噸。此外，生產(chǎn)制造的良品率和一致性的提高、材料回收和再循環(huán)等問(wèn)題都是影響電池成本的重要因素。

 

歐陽(yáng)明高告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者，當(dāng)前新能源汽車的安全性控制依然存在挑戰(zhàn)，“我建議評(píng)估大功率直流快充的安全性技術(shù)門檻，350千瓦的充電，電動(dòng)汽車的電壓就會(huì)提高到1000伏，充電電流350安，這會(huì)給整車電氣安全、電池安全、充電安全、電網(wǎng)安全帶來(lái)重大技術(shù)挑戰(zhàn)，所以我們要充分考慮中國(guó)國(guó)情，制定科學(xué)合理的充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。

 

產(chǎn)業(yè)提質(zhì)仍有空間

 

工業(yè)和信息化部工業(yè)裝備司副司長(zhǎng)瞿國(guó)春則表示，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在基礎(chǔ)關(guān)鍵材料、系統(tǒng)集成技術(shù)、制造裝備和工藝等方面還存在很大欠缺。針對(duì)當(dāng)前動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題，瞿國(guó)春表示，應(yīng)從兩方面入手。一是加大動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，搭建協(xié)同攻關(guān)、開放共享的動(dòng)力電池共享平臺(tái)，支持引入優(yōu)質(zhì)資源，加快推動(dòng)動(dòng)力電池創(chuàng)新中心的建設(shè)。二是推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。促進(jìn)動(dòng)力電池與材料零部件、裝備、整車等產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)自主、可控、協(xié)調(diào)、高效適應(yīng)發(fā)展目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)鏈體系建設(shè)；鼓勵(lì)動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)與裝備生產(chǎn)企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)制造設(shè)備的協(xié)同攻關(guān)；促進(jìn)智能化制造成套裝備產(chǎn)業(yè)化，有效滿足動(dòng)力電池生產(chǎn)制造等需求。

 

中國(guó)汽車技術(shù)研究中心新能源汽車與財(cái)稅政策研究室副主任方海峰表示，現(xiàn)階段整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)對(duì)政策的依賴過(guò)重，標(biāo)準(zhǔn)體系也有待完善，在動(dòng)力電池產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，以及推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一些政策監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面，還需要進(jìn)一步研究。

 

作為企業(yè)代表，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、副董事長(zhǎng)李平認(rèn)為，政策的可預(yù)期性對(duì)于企業(yè)的發(fā)展十分重要，“所以政策怎么調(diào)整、用什么方法替代原有政策，應(yīng)該提前研究”。能量密度(Energy density)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個(gè)維度。

電池重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/重量，基本單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)。

電池體積能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/體積，基本單位為Wh/L(瓦時(shí)/升)。

電池的能量密度越大，單位體積、或重量?jī)?nèi)存儲(chǔ)的電量越多。

什么是單體能量密度?

電池的能量密度常常指向兩個(gè)不同的概念，一個(gè)是單體電芯的能量密度，一個(gè)是電池系統(tǒng)的能量密度。

電芯是一個(gè)電池系統(tǒng)的最小單元。M 個(gè)電芯組成一個(gè)模組，N 個(gè)模組組成一個(gè)電池包，這是車用動(dòng)力電池的基本結(jié)構(gòu)。

單體電芯能量密度，顧名思義是單個(gè)電芯級(jí)別的能量密度。

根據(jù)《中國(guó)制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達(dá)到300Wh/kg;2025年，電池能量密度達(dá)到400Wh/kg;2030年，電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。這里指的就是單個(gè)電芯級(jí)別的能量密度。

什么是系統(tǒng)能量密度?

系統(tǒng)能量密度是指單體組合完成后的整個(gè)電池系統(tǒng)的電量比整個(gè)電池系統(tǒng)的重量或體積。因?yàn)殡姵叵到y(tǒng)內(nèi)部包含電池管理系統(tǒng)，熱管理系統(tǒng)，高低壓回路等占據(jù)了電池系統(tǒng)的部分重量和內(nèi)部空間，因此電池系統(tǒng)的能量密度都比單體能量密度低。

系統(tǒng)能量密度=電池系統(tǒng)電量/電池系統(tǒng)重量OR電池系統(tǒng)體積

什么限制了電池的能量密度?

究竟是什么限制了鋰電池的能量密度?電池背后的化學(xué)體系是主要原因難逃其咎。

一般而言，鋰電池的四個(gè)部分非常關(guān)鍵：正極，負(fù)極，電解質(zhì)，膈膜。正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方，相當(dāng)于任督二脈，重要地位可見一斑。