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          我國電動汽車動力電池及其管理系統發展綜合分析

          1.動力電池技術路線動力電池是為電動汽車動力系統提供能量的蓄電池,主要包括鋰離子電池、鎳氫電池和鉛酸電池等。

          (1)不同電池類型技術路線a.鉛酸電池由于安全性好,成本低,在微混和城市型純電動汽車上具有一定優勢。但由于能量密度低,無法在其它類型電動汽車上應用。

          b.鎳氫電池技術成熟、安全性好,在近幾年內占據混合動力的主流地位,尤其是在輕混、中混和重混等車型上。但由于能量密度低,成本高,技術發展已接近極限,性能進一步提高的余地不大。

          c.鋰離子電池性能優良,適用范圍廣,具有良好的應用前景,將逐步占據未來市場的主流地位。但由于安全性和成本問題,日前尚處于發展期。理士,理士電池,理士蓄電池,理士蓄電池官網,理士國際


          (2)鋰離子電池技術路線鋰離子動力電池的正極材料主要包括錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰等。

          a.錳酸鋰安全性較好,成本低,但高溫性能較差,壽命較低。

          b.三元材料能量密度高,性能比較均衡,但成本較高。

          c.磷酸鐵鋰安全性最好,循環壽命長,但低溫特性較差、能量密度較低。

          目前國外多數電池企業,如松下、三洋、SBL、LG、JCS等,主要選擇錳酸鋰和三元材料;國內多數電池企業和美國A123,主要選擇磷酸鐵鋰。從近期來看,錳酸鋰和三元材料更為成熟,將首先產業化。從長期來看,磷酸鐵鋰可能逐步占據未來市場的主流地位。

          2.國外發展情況

          (1)國外主要材料企業技術先進,擁有相關發明專利,生產規模較大,材料售價較高。加拿大Phostech擁有磷酸鐵鋰原始專利,產品售價約為30萬~40萬元/噸。

          (2)國外主要電池企業技術水平先進,尤其是動力電池一致性較好,使用壽命長,能滿足整車要求,但成本較高。銷售量已超過200萬輛的豐田Prius采用鎳氫電池,在歐洲保用8年,在美國保用10年,電池成本約為15~21元/Wh。

          (3)國外汽車巨頭和專業汽車配件公司紛紛選擇與專業電池公司合作,利用電池企業的電芯專業制造能力,結合自身整車或配件的電控設計和系統集成能力,共同開發動力電池系統。如豐田和松下組建了PEVE公司,博世和三星組建SBL公司,日產和NEC組建AESC公司,JCI和SAFT組建JCS公司等,這一動向特別值得我們關注。

          (4)政府重視動力電池與相關材料的研發,積極投入巨資資助企業開發。美國2009年投入24億美元支持電動汽車的研發與產業化,主要涉及動力電池、材料及系統等。日本計劃從2007年起,5年內投資245億日元,用于研發車用動力電池。

          (5)國外企業投入巨資擴大動力電池產能。日本企業如AESC計劃投資1000億日元,三洋計劃投資800億日元;美國企業如JCS計劃投資2.2億美元,A123計劃投資6億美元,以擴大鋰離子動力電池生產規模。

          (6)國外相關機構和企業已啟動下一代新型動力電池開發項目。日本于2007年啟動“發展新一代汽車和燃料計劃”,目標是2030年后,將動力電池的質量能密度提高到日前的7倍,成本降低到目前的1/40。理士,理士電池,理士蓄電池,理士蓄電池官網,理士國際


          3.我國發展現狀(1)動力電池材料a.我國動力電池主要原材料資源豐富,產業化發展有保障。

          動力電池主要原材料資源包括鋰、石墨、稀土、鉛等,這些資源在我國都有豐富的礦藏,都位居世界前三位,為動力電池產業化提供了有效保障。

          b.鋰離子電池負極材料已實現國產化,產品性能處于國際先進水平。

          我國負極材料主要包括天然石墨、人造石墨和MCMB中間相碳微球等,產品基本覆蓋國內市場,部分產品銷量已進入全球前三位。

          c.磷酸鐵鋰材料生產企業眾多,能滿足動力電池使用的較少。

          國內有一百多家企業能制造磷酸鐵鋰材料,但只有少數廠家的產品能基本滿足車用動力電池要求,且尚未完全解決產品穩定性問題。

          d.鋰離子動力電池隔膜材料已研發出樣品,性能有待改進。

          國內隔膜產品在傳統鋰離子電池市場已經部分替代進口產品,但動力電池隔膜全部采用進口,國產動力電池隔膜尚在樣品開發階段。

          (2)動力電池a.鋰離子動力電池已形成產品系列,主要為1~50Ah產品,部分廠家已開發50Ah以上產品,能支持樣車和示范車型配套,但尚未形成產業化生產能力。鎳氫動力電池也已形成產品系列,主要為6~100Ah產品,部分產品可與量產車型配套。

          b.國內鋰離子電池企業技術水平己取得一定進步,尤其是安全性指標進步明顯。但企業技術水平參差不齊,產品一致性較差,總體與國際先進水平存在一定差距,且存在差距繼續擴大的趨勢。

          在售后服務方面,國內多數鋰離子電池廠家只提供1年質量保證期,個別廠家能提供3年質量保證期,而國外部分鋰離子電池廠家能提供10年質量保證期。在產品價格方面,國內產品具有優勢,鎳氫電池成本約為10元/Wh左右,鋰離子電池成本約為2.5~5元/Wh。

          c.國內動力電池成組技術較落后,離產業化尚有較大差距。

          個別廠家在電池成組技術方面已有一定基礎,初步得到整車企業的認可。但與國際先進水平相比,在熱管理、均衡、空間利用率等方面還存在較大差距。

          d.國內企業規劃擴大投資,積極進行產業化準備。

          近年來,電池企業對產業化的投入急劇增加,如ATL、力神、比克、萬向都計劃超過10億元的投資,以擴大鋰離子電池產能。湖南神舟、湖南科霸、中炬森萊也都計劃超過5億元的投資,以擴大鎳氫電池產能。但多數廠家在投入初期仍重點發展傳統電池產品。

          (3)電池管理系統a.經過“十五”和“十一五”的研究,我國在電池管理系統方

          面已取得一定進展,產品功能較為完備,能支持示范車型配套,但尚未達到產業化程度。

          b.電池和整車行業對電池管理系統都缺乏設計和生產經驗,雙方缺乏緊密合作。國內電池企業一般委托專業電子公司或高校開發相關系統,但對電池內部規律研究不夠深入,缺乏數據積累,無法與設計公司進行深入溝通,影響產品性能。

          c.目前產品功能較簡單,雖具有基本的檢測監控功能,但在數據采集的可靠性、SOC的估算精度、熱管理、均衡、安全管理等方面與國外存在很大差距。

          d.電子元器件多為非車用級,而且由于批量較小,多采用手工焊接的方式制造,產品電磁兼容性差,穩定性和可靠性低。

          (4)動力電池回收與處理現狀a.動力電池中所含的鉛、強腐蝕溶液會對環境有嚴重的污染作用,廢電池必須同收。而且動力電池中的鉛、鎳、稀土、鋰等金屬及其它材料具有回收價值,廢電池回收有利于資源循環利用。

          b.美、歐、日等發達國家已形成完整的回收體系。不僅制定了專門的法規制度,而且建立了專業性、規模性的電池回收再利用公司。國內尚未建立完善的回收制度與體系,部分回收公司不注意環保,造成二次污染。

          c.由于車用動力電池的要求較高,部分動力電池雖然無法為車輛提供動力,但剩余容量還能滿足一些儲能裝置的要求,所以采用梯級利用模式,能擴大部分動力電池的使用范圍,降低使用成本。

          4.我國動力電池及其管理系統存在的主要問題

          (1)磷酸鐵鋰材料由于工藝控制困難,批次穩定性差,使電池制造工藝控制困難,造成電芯成品率低,導致電芯的制造成本高。且材料原始專利涉及核心問題,無法回避,面臨較大風險。

          (2)同前動力電池隔膜均采用進口,國內動力電池隔膜尚處于樣品階段,很難在短期內取代進口產品。

          (3)隔膜和磷酸鐵鋰電池的關鍵生產設備依賴進口。

          (4)動力電池單體樣品的循環壽命可以達到較高水平,但由于產品一致性較差,電芯成組后,系統的循環壽命降低很多。

          (5)在電池管理系統方面,缺乏熟悉電池和電池管理系統的復合型專業人員;產品系統功能簡單,性能與國外存在很大差距;產品工程化設計能力較弱,產品可靠性差。理士,理士電池,理士蓄電池,理士蓄電池官網,理士國際


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