关于动力电池电芯技术的革新

新能源汽车的发展是一个系统工程，包括整车的正向研发、“三电”核心技术、轻量化、智能化等很多方面，但是最基础和最重要的应该是电池技术的突破，它是破解电动汽车里程焦虑、成本过高、性能提升等诸多难题的关键要素。因此，电池产业应该走在整个新能源汽车产业创新的最前列。未来的五年内，也就是到2023年左右，动力电芯产品的研发和落地，以及工艺研究方面到底能进展到多大的幅度，值得我们来仔细研究。

动力电池电芯技术的革新

从中国新能源汽车推广示范开始，逐渐形成了磷酸铁锂的主体地位，大约从2010年“风靡”到2015年，三元锂则是后来居上。2015年的新能源汽车市场中，三元锂和磷酸铁锂电池的配套占比还是“三七开”，2016年“四六开”，2017年接近打平，2018上半年三元锂已经开始反超。

动力电池从磷酸铁锂往三元锂路线的转移并不是一蹴而就，如下图所示，在国内快速转化之前，国外电池企业已经在电芯化学体系上做了一些变革。之所以给我们“忽如一夜春风来”的感觉，主要还是我们在磷酸铁锂的路线上坚持了比较长的时间。当2016年以后普遍转向三元锂电芯开发，一下子跟上了日韩的技术路径。

目前国内三元材料动力电池体系均为镍钴锰酸锂(NCM)。镍具有提高材料能量密度的作用,根据三种过渡金属离子占比不同，分为低镍的NCM424、NCM333、NCM523和高镍的NCM622、NCM811等材料。其产业化进程主要是从低镍的NCM333、523等向高镍的622、811方向发展。

对于整车而言，动力电池有四大关键问题需要重点突破：

●电芯价格：随着新能源汽车补贴不断退坡，未来的电池价格需要继续往下降。分阶段来说，在2021年初，电芯价格需要往下探到0.7元/Wh，约100美金/kWh;到2023年进一步降低到6毛/Wh，约80美金/kWh。

●电芯寿命：现有NCM523体系的寿命大概是8到10年左右，重度使用的话耗损更快，预期是把寿命延长到10年。

●电芯安全：提高电芯的安全性，改良的做法是逐步优化电解液配方、隔膜等关键因素，需要更源头化的安全机制。

●电芯能量密度：补贴政策每年都会给电池能量密度刻画新的基准线，国家也定下了《汽车产业中长期发展规划》，到2020年实现电池单体能量密度300Wh/kg。

我们重点探讨一下电池比能量对电动汽车发展的影响。目前主要的纯电动汽车平台规划可以分为以下几个档次。电池装载量普遍会从40kWh开始，想要获取更长续航里程光增加电池是不够的，电池本身的体积和重量都大，堆积得越多，反而会导致能耗增加续航减少。

目前主流的电池系统能量密度在140kWh/kg-160kWh/kg之间，续航里程设计已经普遍达到350-400Km。国内高端电动车型的规划是在2020年左右，通过电芯设计的优化，往上把续航里程提高到500Km。目前来看国外的大众MEB平台、宝马的iNext系列和奔驰的EQ系列都是规划了不同的能量密度，通过控制总的电池装载量来选择。

从主流电池厂商的进展来看，产品迭代速度也分为激进路线和平和路线，需要在满足安全性、寿命等指标的情况下，综合考虑能量密度的提升。对于制造同一个大小的电池来说，电池瓦时数高了，每瓦时的制造成本就会降低。根据制造层面环境控制的要求，短期内也有个产线改造的过程。

目前圆柱型动力电池已率先实现高镍产品量产，方形、软包电池突破在即，预计2019年行业将迎来高镍产品量产的普遍性突破。在其他类型的动力技术突破前，高镍三元正极产品生命周期预计至少五年。