钜大LARGE | 点击量：2041次 | 2021年11月23日
动力锂电池的使命、愿景、目标、技术路线的研究
我国新能源汽车截止2016年产销规模已经实现了50多万辆，开始重要是公交车用新能源汽车，后续出租车开始用新能源汽车。2015年其他乘用车开始发力，成为新能源汽车重要成分。我国新能源汽车到2020年产销规模规划是200万辆，存量达到500万辆。截止2016年底我国汽车产销规模已经是2800万辆了，存量是1.67亿辆。以上数据表明，我国新能源汽车在汽车总体中，其体量太小。我国政府已经明确了新能源汽车是汽车大国走向强国的必由之路。必由之路的瓶颈是动力锂离子电池技术能不能突破？假如能突破，我国发展新能源汽车一定会成功。下面是笔者对我国发展汽车动力锂离子电池的使命、愿景、目标、技术路线的研究，供同行参考。
一、动力锂离子电池在新能源汽车行业的地位
对燃油汽车而言，发动机是汽车心脏。我国汽车落后于外国，重要是发动机技术落后。发动机难度大，技术迭代时间短，30多年来，由于外国的重重封锁，
我国采用的用市场换技术的路线，却没有换来高端发动机技术。我国是汽车产是销大国，却不是汽车强国。假如不能实现汽车强国的愿望，我国人将长期为外国公司打工。我国政府提出，发展新能源汽车的基本意图是要改变目前的现状，我国汽车工业必须要有新的面貌。
但是，随着环保要求越来越高，发动机技术水平也要求越来越高。我国在燃油汽车方面与外国技术距离是越来越大了，重要的指发动机技术的距离是越来越大。外国人绝不会不对我国人开放，燃油汽车的高端技术。于是，我国政府提出了要弯道超车，如何弯道超车？决定发展新能源汽车。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
能实现弯道超车吗？能超！基本理由是，我国人与外国人在汽车动力锂离子电池方面都是新的。也就是说在动力锂离子电池上技术上，是我国人能不能实现弯道超车的关键，假如动力锂离子电池研发及生产上要比外国人能走得快一些，这个弯道超车就会成功。
图1动力锂离子电池包内部机构
二、我国汽车动力锂离子电池发展历程
外国人的新能源汽车发展路径是保持燃油汽车基本优势为前提，这个前提对我国而言是屏障。我国发展新能源汽车上升到了国家战略层面。我国的新能源汽车的基本特点是“纯电驱动”。这一条与外国人的新能源汽车发展路线不同的技术路线。关键是要加快汽车动力锂离子电池的发展。
我国对动力锂离子电池的研究起步于“十五”科技部电动汽车重点专项，当时重要是镍氢电池和锰酸锂离子电池；
到“十一五”的时候，重要是磷酸铁锂离子电池，应该说磷酸铁锂离子电池的发展支撑了我国“十二五”电动汽车的发展，应用有了磷酸铁锂离子电池，我国新能源汽车实现了产销前列的规模。
到“十二五”，研发转向了三元锂离子电池，三元锂离子电池的比能量会达到180Wh/kg。目前开始推进三元锂离子电池研发和应用。
三、我国汽车动力锂离子电池技术现状
(1)产业现状
力神、比亚迪、光宇等公司已经进入到世界的前十的行列，国内开发的单体的技术水平与国外基本处于同一水平，产品的一致性方面与日韩公司还有差距。
(2)比能量现状
①慢充电池以三元材料的为主攻方向，负极材料为石墨为主，正极材料为三元材料的材料体系，其密度在110到180WH/Kg,有的已经做到两百瓦时每公斤；
②快充电池以碳酸锂的为主，密度基本上在90WH/Kg的水平。
(3)锂离子电池电芯形状
大致可分圆柱型、方型、和软包聚合物型三大类。圆柱基本规格有：18650,21700。
(4)成本现状
2016年电芯产品价格约1,600元/kWh左右(成本约1,200元/kWh)，电池组价格大都在2,400～2,500元/kWh之间(成本约1,800～1,900元/kWh)。
但是目前动力锂离子电池产品性能、质量和成本仍然难以满足新能源汽车推广普及需求，尤其在基础关键材料、系统集成技术、制造装备和工艺等方面与国际先进水平仍有较大差距。
四、我国发展汽车动力锂离子电池的使命
要指出的，发展清洁能源汽车(天然气汽车，发展混合动力汽车，发展甲醇汽车等)是不可能使我国成为世界汽车强国的。必由之路是意思是，只有这一条路。我国要成为汽车强国，是我国人梦想。如何实现汽车强国？专家(学者)见解比较多。习近平在上海汽车集团考察时强调，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，要加大研发力度，认真研究市场，用好用活政策，开发适应各种需求的产品，使之成为一个强劲的上升点。
习主席对发展新能源汽车提出具体要求，使之成为一个强劲的上升点。这里提到“开发适应各种需求的产品”。目前产品功能离客户需求的距离较远。其中一个关键的指标，一次充电持续里程还是燃油汽车二分之一，如新能源公交车持续里程有200公里，乘用车300公里，却是很高的指标了。
目前新能源汽车要适应需求，其中里程是基本指标。这里关键是动力锂离子电池比能量指标。发展高能量密度的汽车动力锂离子电池，是发展新能源汽车最中心环节的工作。
我国发展新能源汽车不是为争一个“强”字，我国发展汽车动力锂离子电池的使命，必须压确保我国新能源汽车成为世界强国，必须要支撑我国新能源汽车成为我国经济一个强劲的上升点。
可以归纳一句话：发展新能源汽车是建设汽车强国的必由之路，动力锂离子电池要先行。
五、我国发展汽车动力锂离子电池的愿景
(1)2018年前保障高品质动力锂离子电池供应：大力推进新型锂离子动力锂离子电池研发和产业化，
(2)2020年实现大规模应用：动力锂离子电池行业总产量超过1000亿瓦时，形成产销规模在400亿瓦时以上、具有国际竞争力的龙头公司。
(3)到2020年正负极、隔膜、电解液等关键材料及零部件达到国际一流水平，形成具有核心竞争力的创新型骨干公司。
(4)到2025年新体系动力锂离子电池基础研究，实现新的突破。
六、我国发展汽车动力锂离子电池基本目标
(1)2018年前的基本目标：
a)没有安全焦虑、没有里程焦虑;
b)高品质动力锂离子电池供需平衡;
c)来年的成本与2016年相比，下降40%。
(2)2020年实现目标：
a)新型锂离子动力锂离子电池单体比能量超过300瓦时/公斤；
b)系统比能量力争达到260瓦时/公斤,，使用环境达-30℃到55℃，可具备3C充电能力；
c)成本降至1元/瓦时以下,动力锂离子电池行业总产量超过1000亿瓦时，形成产销规模在400亿瓦时以上、具有国际竞争力的龙头公司。
(3)2025年实现目标：
a)单体比能量达500瓦时/公斤；
b)智能化生产制造和一致性控制水平显著提高;
c)产品设计和系统集成满足功能安全要求,实现全生命周期的安全生产和使用。
七、我国发展汽车动力锂离子电池技术路线
(1)正负极、隔膜、电解液等关键材料及零部件均衡协调发展：
a)正极材料由目前磷酸铁锂向三元(镍钴锰酸锂)材料方向推进，无疑高镍的三元材料会成为研发和产业化的热点；
b)负极由目前石墨材料向硅碳材料方向推进，与石墨负极材料相比，石墨的理论能量密度是372mAh/g，而硅负极的理论能量密度达4200mAh/g，超其10倍，目前有公司的硅碳负极材料实现了600mAh/g了；
c)电解液向高温、高电压、高阻燃方向推进；
d)极耳能满足20C倍率以上的持续放电要求，达到少发热，确保电池热不失控的关键零部件电池材料实现大规模的应用。
八、总结
a)我国动力锂离子电池公司的使命是为我国新能源汽车发展供应基础性、关键性、高品质的动力源总成件，肩负着必由之路开拓者的责任；
b)我国动力锂离子电池公司的愿景是成为世界一流动力锂离子电池研发和供应商；
c)我国动力锂离子电池公司的技术路线是起步于铅酸电池、追赶于镍氢电池和锰酸锂离子电池、上规模应用于磷酸铁锂离子电池、将领先于三元电池，向燃料动力锂电池发起总攻，抢占固体电池(最终电池)的最高峰。
