中國(guó)電池企業(yè)已稱霸世界 短板在哪里？

隨著新能源汽車銷量的快速攀升，動(dòng)力電池也得到了快速發(fā)展。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)鋰電池總量達(dá)28GWh，涌現(xiàn)出了多個(gè)特大型電池生產(chǎn)企業(yè)，電池技術(shù)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步。

總體上看，國(guó)內(nèi)電池技術(shù)發(fā)展方向趨于明朗，為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。與此同時(shí)，電池快充、壽命和能量密度等指標(biāo)也有待進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)路線趨于明朗

三元、磷酸鐵鋰和鈦酸鋰等材料體系如何選擇?圓柱、方型和軟包結(jié)構(gòu)又如何取舍?之前爭(zhēng)議較多。

但是隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，業(yè)界對(duì)三元、鐵鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰電池的發(fā)展應(yīng)用方向也逐漸趨于一致，三元電池和磷酸鐵鋰電池主流地位愈加鞏固，能量密度高的三元電池將統(tǒng)領(lǐng)新能源乘用車市場(chǎng)，熱穩(wěn)定性能好的鐵鋰電池是客車市場(chǎng)的主力軍。

隨著三元電池可靠性的提高以及客車市場(chǎng)限制的取消，三元電池與磷酸鐵鋰電池2:7的占比局面將被打破。其中，三元電池占比將進(jìn)一步擴(kuò)大，而鈦酸鋰電池則由于理論壽命長(zhǎng)、快充時(shí)間短等特點(diǎn)，仍將在快充客車和快充出租車領(lǐng)域占有一定比例，但由于能量密度和價(jià)格方面的“偏科”，也決定了其在動(dòng)力電池領(lǐng)域的配角地位。儲(chǔ)能將是鈦酸鋰電池發(fā)揮特長(zhǎng)的重要領(lǐng)域。

?碳化硅、鋰硫、鋰空氣和石墨烯，甚至是固態(tài)聚合物電池，仍屬于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，離產(chǎn)業(yè)化還有一定距離。例如，話題不斷的石墨烯最好作為添加劑，起到快速導(dǎo)熱的作用，而作為動(dòng)力電池的負(fù)極或正極材料的主要成分還有待突破。

圓柱型、方型和軟包結(jié)構(gòu)的鋰電池憑借自身技術(shù)的特點(diǎn)，尋找最適合其應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。圓柱型電池具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)且適應(yīng)于異形包的布置，在私家車、物流車領(lǐng)域占據(jù)主流;方型和軟包電池可克服圓柱電池散熱量大的弊病，適用于快充要求苛刻的出租車和網(wǎng)約車。

而在方型和軟包結(jié)構(gòu)的電池博弈中，國(guó)內(nèi)由于CATL、比亞迪和國(guó)軒高科等企業(yè)的路線選擇，方型結(jié)構(gòu)的電池優(yōu)勢(shì)明顯，但縱觀世界格局，隨著市場(chǎng)對(duì)能量密度為300Wh/kg，甚至是500Wh/kg電池的需求，軟包結(jié)構(gòu)在能量密度方面的優(yōu)勢(shì)將得到很好的體現(xiàn)，加之軟包的高安全性，比例也將會(huì)逐步加大。

電池性能有待提升

電池性能遵循著“木桶定律”，電池包是以性能最差的單體或模組進(jìn)行計(jì)算，這就要求單體電芯制造、成組工藝和電池包集成技術(shù)都要做到精益求精。

現(xiàn)有電池的性能可以滿足特定車型需求，例如，在熱管理方面，客車車速較低，電池包周圍空間大、空氣流動(dòng)性好，主流自然風(fēng)冷就可以滿足。在電池壽命方面，8年或12萬(wàn)公里的質(zhì)?；緷M足私家車的需求。

A級(jí)新能源車的市場(chǎng)占有率是真正體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展和用戶接受程度的重要指標(biāo)。當(dāng)前出租車和網(wǎng)約車是A級(jí)純電動(dòng)汽車銷售的主要市場(chǎng)，電池實(shí)際性能還不能滿足該領(lǐng)域車輛需求。

對(duì)于出租車和網(wǎng)約車等車型的快充速度，尤其是在“熱車”和“冷車”情況下的快充速度有著特殊要求，常溫下電池從10%~80%基本需30~40分鐘。但當(dāng)夏天車輛跑完一個(gè)循環(huán)工況后，自然風(fēng)冷電池包溫度接近45度，有些電池甚至超過(guò)50度時(shí)，三元電池開始限流，充電速度減慢，時(shí)間延長(zhǎng)3倍以上，這樣就滿足不了網(wǎng)約車和出租車的需求。

同樣，在低于零度時(shí)，充電電流為零或者僅為常溫下的十分之一。對(duì)此，現(xiàn)有方法是加裝PTC或加熱電阻絲，但這種方法一般會(huì)導(dǎo)致冷熱不均，最高和最低溫度相差較大，影響到電池包壽命。

自2017年以來(lái)，液冷或直冷熱管理系統(tǒng)應(yīng)用趨勢(shì)明顯，部分車型開始批量使用，其他車企也在加快開發(fā)以解決快充速度問(wèn)題。

除了快充指標(biāo)，電池壽命也是考驗(yàn)電池的最大難題之一。一般大中型城市的出租車和網(wǎng)約車，年行駛里程在7~8萬(wàn)公里，而在北京、上海等一線城市里，年行駛里程超過(guò)則12萬(wàn)公里。出租車市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車質(zhì)保要求是6年或40萬(wàn)公里，有些甚至是8年或60萬(wàn)公里，但電池現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的8年或12萬(wàn)公里根本不能滿足要求。

近幾年，隨著工藝質(zhì)量的提升，電池循環(huán)壽命從1000次到2000次，甚至提高到3000次，不低于初始放電容量的80%。如國(guó)內(nèi)有個(gè)別電池廠家對(duì)寶馬車型承諾的是電芯萬(wàn)次初始放電容量達(dá)到80%以上，盡管是淺充淺放，但也可見電池壽命快速提升。

整包能量密度偏低

180Wh/kg的能量密度是當(dāng)前國(guó)內(nèi)三元單體電池的較高技術(shù)，磷酸鐵鋰電池的能量密度為三元的80%左右，鈦酸鋰更是不足三元電池的一半。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)電池的能量密度與其差距仍比較大，如特斯拉在三四年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了236Wh/kg的電池能量密度。

電池能量密度的大小不僅影響車輛的續(xù)駛里程，還影響著車輛的輕量化進(jìn)程。A級(jí)車車身重量在450kg左右，如果要實(shí)現(xiàn)150kg減重，要對(duì)四大工藝進(jìn)行革命性的改造，費(fèi)用高且周期長(zhǎng)。

例如，一個(gè)60度電的電池包，假如能量密度提高20%，即從180Wh/kg提高到220Wh/kg，產(chǎn)生效果堪比四大工藝革命性改造。

因此《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中提出，到2020年，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的能量密度達(dá)到350Wh/kg的目標(biāo)具有重要意義，但同樣也面臨著技術(shù)和工藝的諸多挑戰(zhàn)。

電池包如何滿足生產(chǎn)，依據(jù)外企對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，引進(jìn)國(guó)際一流公司合資或獨(dú)資建廠是最佳方法之一，“狼來(lái)了”短期內(nèi)可能導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)加劇，但總體將會(huì)加快國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池廠家的優(yōu)勝劣汰，促進(jìn)國(guó)內(nèi)電池技術(shù)的快速發(fā)展，甚至提升鹽湖提鋰、碳酸鋰制備、正極、負(fù)極和隔膜等全生態(tài)鏈技術(shù)。