美國能源部所屬的能源效率及可再生能源辦公室公布了電動汽車無處不在大挑戰(zhàn)，重點支持應用于插電式混合動力汽車的鋰離子電池技術研發(fā)。

國家層面動力鋰電池發(fā)展規(guī)劃

1.1美國動力鋰電池國家規(guī)定

美國能源部所屬的能源效率及可再生能源辦公室公布了電動汽車無處不在大挑戰(zhàn)(圖1)，重點支持應用于插電式混合動力汽車的鋰離子電池技術研發(fā)。

圖1電動汽車無處不在大挑戰(zhàn)設置的動力鋰電池系統(tǒng)技術指標

1.二日本動力鋰電池國家規(guī)定

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的報告中提出了車用動力鋰電池的功率密度、能量密度及成本的目標值(圖2)。

圖二日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省設置的動力鋰電池系統(tǒng)相關參數(shù)目標值

緊接著，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省下屬的新能源與工業(yè)技術開發(fā)組織于2013年公布了二次電池技術路線圖2013，提出了更為詳細明確的電動汽車用及固定式用二次電池的技術指標(表1)。

表一日本車用動力鋰電池的重要技術指標

1.3德國動力鋰電池國家規(guī)定

德國制定了國家電驅(qū)動平臺計劃，通過電池燈塔研發(fā)項目推動在動力鋰電池領域建立單體電池及電池系統(tǒng)的生產(chǎn)量力，并提出了動力鋰電池系統(tǒng)重要性能參數(shù)(20142020)(圖3)。

圖3德國電驅(qū)動平臺設置的動力鋰電池系統(tǒng)技術指標

1.4韓國動力鋰電池國家規(guī)定

韓國知識經(jīng)濟部支持的世界首要材料項目涉及純電動汽車和儲能兩大應用領域。引導綠色社會的二次電池技術研發(fā)項目，下設鋰離子電池關鍵材料、應用技術研究(針對儲能及純電動汽車領域)、評價與測試基礎設施、下一代電池研究-2020電池計劃4個子項目，以期在韓國打造完善的動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈。

1.5我國動力鋰電池國家規(guī)定

科技部公布了第十二個五年計劃電動汽車重大項目(20112015)(圖4)。

圖4我國科技部電動汽車重大項目動力鋰電池研公布局

國務院公布的節(jié)能與新能源汽車國家規(guī)劃(20122020)，重點支持動力鋰電池的產(chǎn)業(yè)化和電池模塊的標準化(圖5)。在國家第十三個五年計劃中設立了新能源汽車重點研發(fā)專項(20162020)，支持高性能動力鋰電池的研發(fā)。

圖5我國節(jié)能與新能源汽車規(guī)劃設置的動力鋰電池模塊相關參數(shù)指標

動力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

目前世界范圍內(nèi)形成了動力鋰電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的三個集中區(qū)域，分別位于德國、美國和中日韓所在的東亞地區(qū)。隨著動力鋰電池產(chǎn)量規(guī)模的擴大，動力鋰電池價格將呈現(xiàn)快速下降的趨勢(圖6)。

圖6全球動力鋰電池系統(tǒng)價格的變化趨勢

國際動力鋰電池發(fā)展概況

國際主流電池公司量產(chǎn)的動力鋰電池產(chǎn)品相關信息如表2所示。

表2國際主流電池公司量產(chǎn)的動力鋰電池產(chǎn)品相關信息

總體而言，從應用于純電驅(qū)動車輛領域看，國外動力鋰電池公司量產(chǎn)配套的大容量動力鋰電池產(chǎn)品的能量密度大多為110~180(Wh)/kg;小容量動力鋰電池產(chǎn)品的能量密度可達

230~250(Wh)/kg;快充型鋰離子動力鋰電池則以鈦酸鋰離子電池為代表產(chǎn)品，能量密度達到了89(Wh)/kg。

我國動力鋰電池發(fā)展概況

通過3個五年計劃的大力支持，動力鋰電池的材料體系選擇呈現(xiàn)多元化，其變化趨勢如圖7所示。

圖7我國動力鋰電池技術路線多元化的變化趨勢

目前已形成了完善的鋰離子動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈體系，掌握了動力鋰電池的配方設計、結構設計和制造工藝技術，生產(chǎn)線逐步從半自動中試向全自動大規(guī)模制造技術過渡。

目前，我國形成了珠江三角洲、長江三角洲、中原地區(qū)和京津區(qū)域為主的四大動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化聚集區(qū)域。我國主流動力鋰電池公司產(chǎn)量統(tǒng)計如表3所示。

表3我國主流動力鋰電池公司產(chǎn)量統(tǒng)計

我國動力鋰電池產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢(至2020年)

正極材料：正極材料綜合性能比較如表4。重要以錳酸鋰尖晶石型材料，以鎳鈷錳、鎳鈷鋁為代表的層狀材料，以及以磷酸鐵鋰為代表的橄欖石型結構材料為主。

表4正極材料綜合性能比較

負極材料：正極材料綜合性能比較如表5。石墨類材料仍然是主流的選擇。合金類(如硅碳)和鈦酸鋰材料也是當前及今后一段時間產(chǎn)業(yè)化及應用的重點方向。

表5負極材料綜合性能比較

隔膜材料：聚烯烴材料是主流的選擇，包括聚丙烯及聚乙烯兩大類產(chǎn)品，重要有單層膜和復合膜。同時發(fā)展對隔膜材料表面進行改性處理的技術。

電解液：六氟磷酸鋰依然是市場主流產(chǎn)品。同時，一些新型的鋰鹽在市場上出現(xiàn)并得到了初步的應用(如雙氟磺酰亞胺鋰鹽)。

動力鋰電池2020年預期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系及單體電池技術指標如表6所示。

表6動力鋰電池預期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系及單體電池技術指標(2020年)

我國動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面對的問題

1)設備及材料與國外的差距。產(chǎn)業(yè)鏈已初具規(guī)模，但結構仍不完善，部分核心裝備及原材料還完全依賴進口。

2)動力鋰電池系統(tǒng)集成技術與實用化的差距。缺乏機械、電與熱融為一體的鋰離子電池系統(tǒng)設計優(yōu)勢，以及深入的電池管理系統(tǒng)及電子控制技術研發(fā)能力。

3)動力鋰電池系統(tǒng)評價力度及深度不夠?？己肆Χ燃巴暾赃€有很大欠缺，示范運營代替了部分動力鋰電池系統(tǒng)的臺架試驗和整車考核試驗。

4)動力鋰電池市場競爭加劇。

結論

動力鋰電池近幾年在產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展迅速，有力地支撐了電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。新型鋰離子電池及相關材料技術得到了高度關注，可以預期相關技術將取得長足進步并實現(xiàn)規(guī)模應用。動力鋰電池將隨著電動汽車的快速發(fā)展，迎來爆發(fā)上升的黃金期。