中汽研王芳：動(dòng)力電池能量密度單一目標(biāo)300Wh/kg可努力達(dá)到

來(lái)源：*電動(dòng)網(wǎng)

作者： 王寧

4月13日，F(xiàn)OURIN 世界汽車(chē)研究會(huì)第27次例會(huì)在京舉行，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心專家王芳針對(duì)中外動(dòng)力電池現(xiàn)狀進(jìn)行了主題演講，在中外動(dòng)力電池技術(shù)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面進(jìn)行了深入分析，并對(duì)中國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展方向提出了建議，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)能減少盲目擴(kuò)張，產(chǎn)品安全性是*要素。

300Wh/kg目標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)

王芳表示，2017年工信部發(fā)布《中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提出2020年電池能量密度要達(dá)到300Wh/kg， 系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg，這是一個(gè)產(chǎn)品指標(biāo)，也是努力的方向。她認(rèn)為，300Wh/kg這個(gè)指標(biāo)是可以努力達(dá)到的，科技部重大專項(xiàng)研發(fā)項(xiàng)目，有部分產(chǎn)品的單一指標(biāo)達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但目前市面主流產(chǎn)品仍處于130Wh/kg-250Wh/kg的水平，根據(jù)對(duì)企業(yè)的交流和了解，今年會(huì)有少部分電池能量密度能達(dá)到280Wh/kg，并可以直接用于車(chē)上，不過(guò)仍有一些問(wèn)題需要解決，比如安全性、電池壽命及成本等問(wèn)題，作為裝車(chē)產(chǎn)品，綜合指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還有很多難題需要攻克。

王芳指出，2001-2015年的三個(gè)五年計(jì)劃中，鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)從混動(dòng)與純電動(dòng)并重轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸妱?dòng)為主，兼顧混動(dòng)的路線，電池材料方面，2001-2005年是鈷酸鋰和錳酸鋰動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)，2006-2008年是錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池開(kāi)發(fā)，2008-2010年是能量型功率型電池開(kāi)發(fā)并進(jìn)的狀態(tài)，2010年以后基本以三元電池的開(kāi)發(fā)為主，300Wh/kg的標(biāo)準(zhǔn)表明，今后的研發(fā)重點(diǎn)仍將是以三元鋰電池為主。

在2018年的裝車(chē)數(shù)據(jù)中，電池系統(tǒng)的能量密度較2017年有明顯提升，純電動(dòng)乘用車(chē)能量密度從107.6Wh/kg升高到118.8Wh/kg，提升幅度達(dá)到10.37%，并且受到單體能量密度的快速提升以及成組技術(shù)進(jìn)步的影響，2015-2018年電池系統(tǒng)的能量密度的提升幅度越來(lái)越大。

行業(yè)破局需加強(qiáng)產(chǎn)能提升

世界范圍內(nèi)，動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化主要集中在三個(gè)區(qū)域——德國(guó)、美國(guó)、中日韓所在的東亞地區(qū)，而鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)主要集中在中日韓三個(gè)國(guó)家，從技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的角度綜合來(lái)看，日本在技術(shù)方面依舊，包括固態(tài)電池方面研究，但中國(guó)近兩年的技術(shù)進(jìn)步巨大。中國(guó)的*已經(jīng)超越日韓占據(jù)*，動(dòng)力電池?cái)?shù)量zui多、產(chǎn)能zui大，主要生產(chǎn)區(qū)域有珠三角、長(zhǎng)三角、京津地區(qū)、中原地區(qū)，這些地區(qū)除了動(dòng)力電池的生產(chǎn)，電池關(guān)鍵材料、系統(tǒng)集成、裝備、回收利用等體系也在成長(zhǎng)。

根據(jù)工信部車(chē)型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)動(dòng)力電池裝車(chē)量為367億瓦時(shí)，有超過(guò)200家電池企業(yè)（含電池系統(tǒng)集成企業(yè)），到2020年市場(chǎng)需求在1000億瓦時(shí)左右，王芳認(rèn)為，以現(xiàn)在的增長(zhǎng)速度來(lái)看，將來(lái)電池產(chǎn)能一定是過(guò)剩的，但還有可能出現(xiàn)電池不夠用的情況，這是因?yàn)楫a(chǎn)能仍顯不足，所以有能力的大型企業(yè)工作重心不應(yīng)只是在擴(kuò)張方面，只有提升產(chǎn)能才能搶奪更大的*。

三元電池與磷酸鐵鋰應(yīng)用比較

2017年，純電動(dòng)乘用車(chē)224款車(chē)型，配備三元電池的車(chē)型共有199款，占比88.8%，比往年大幅度提升，因?yàn)槌擞密?chē)追求高比能、長(zhǎng)續(xù)航。商用車(chē)受到一定政策影響，純電動(dòng)客車(chē)安全規(guī)范條件中四項(xiàng)要求進(jìn)行熱失控實(shí)驗(yàn)，高比能的三元電池較難通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，所以2017年客車(chē)基本采用磷酸鐵鋰電池。

王芳表示，在対市場(chǎng)車(chē)型測(cè)評(píng)中發(fā)現(xiàn)，三元鋰電池單體能量密度較高，從136Wh/kg到230Wh/kg不等，平均為183Wh/kg，系統(tǒng)能量密度為115.4Wh/kg，成組率僅為63%，而磷酸鐵鋰單體能量密度平均為143.9Wh/kg，系統(tǒng)能量密度為117Wh/kg，成組率是81.5%。如此反差，一是因?yàn)榕c電池本身的安全性有關(guān)，磷酸鐵鋰電池本身的安全性較高，與三元鋰電池相比，所需要的隔熱、防火、散熱、阻熱措施較少，二是因?yàn)榱姿徼F鋰電池多用于純電動(dòng)客車(chē)，客車(chē)電池箱多是標(biāo)準(zhǔn)箱，設(shè)計(jì)上要比乘用車(chē)的簡(jiǎn)單，附加因素比較少。

王芳提到，冷卻方式方面，中汽中心共比較了96款車(chē)型的冷卻方式，根據(jù)所對(duì)比出的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論不是很準(zhǔn)確。因?yàn)樵谒袡z測(cè)的96款車(chē)型中只有3款使用了風(fēng)冷，7款使用了液冷。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用風(fēng)冷的動(dòng)力電池能量密度zui高，其次是自然冷，液冷zui低，她解釋道：這其實(shí)因?yàn)轱L(fēng)冷數(shù)據(jù)過(guò)少，若是相同的電池系統(tǒng)，應(yīng)該是自然冷卻zui高，然后是風(fēng)冷，其次是液冷，因?yàn)轱L(fēng)冷和液冷相比自然冷卻，需要的額外零部件增加了電池系統(tǒng)重量，并且在使用中需要額外消耗電力。

不過(guò)整車(chē)的安全性有一定提高，目前企業(yè)為了達(dá)到指標(biāo)都會(huì)盡量少用風(fēng)冷和液冷。今后補(bǔ)貼越來(lái)越少，車(chē)企對(duì)集成系統(tǒng)的重視度也會(huì)提高，汽車(chē)產(chǎn)品出現(xiàn)安全隱患，車(chē)企多會(huì)選擇召回，不僅需要大量財(cái)力，企業(yè)公信力也會(huì)受影響，所以安全性是車(chē)企研發(fā)的核心和基礎(chǔ)。

zui后，王芳建議在技術(shù)層面：

1、安全是*要素，產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)當(dāng)中還是要以安全為*要素，要重視性能與安全的平衡。

2、應(yīng)進(jìn)一步提升動(dòng)力電池系統(tǒng)集成水平，令其能夠與電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展速度匹配起來(lái)。

在產(chǎn)業(yè)層面：

1、應(yīng)重視電池生產(chǎn)和使用過(guò)程中的一致性。

2、應(yīng)進(jìn)一步提升產(chǎn)能。

3、應(yīng)重視電池的循環(huán)利用和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。