锂离子动力电池产业发展
1研究背景
随着环境污染加剧和石化资源过度开采,人们开始意识到我们赖以生存的地球环境已经不堪重负。对零排放、无污染、可持续发展的环境友好型能源的需求迅速增长,而作为绿色能源代表的新能源电动汽车(HEV、PHEV、EV)将成为重点发展方向。随着国家和企业研发投入不断增加,新能源汽车技术不断突破,而作为三电技术之一的动力电池技术是制约新能源汽车产业化进程的瓶颈1。电池产业结构作为新能源汽车产业链中最关键的环节之一,从上游原材料到下游整合制造过程不同程度的影响着电池的性能,进而决定了整车续驶里程、安全性和可靠性。电池系统成本占新能源整车制造成本最高,从电池材料到电池模组和管理系统,插电式混合动力汽车占比378左右;纯电动车成本则高达40~602(见图1)。
f图1动力电池产业链组成部分
近年来锂离子动力电池专利技术成果转化效果显著,生产锂离子电池的企业遍地开花,是发展最快的绿色环保产品之一。但锂离子动力电池产业发展同样面临成本高、安全性,可靠性差、尺寸不统一、回收利用体系不健全等问题,随着正极材料技术的突破,如采用LCO、NCA、NCM、LFP、LTO等为正极材料,电池能量密度有所提高,电池成本有所降低3。此外,随着能量密度的提高,锂离子电池的发展瓶颈是电池的安全性,电池单体热失控不可能完全杜绝,如何防止热失控诱发和蔓延成为技术壁垒,特殊的热管理、充放电和评估系统,以防止过充或过放,是确保电池安全工作的前提4。未来的动力电池将向着更安全、更长寿、更高能量密度、充电速度更快的方向发展,锂离子电池的成本有望大大降低到2020年单体价格有望降到10元Wh,系统有望降到15元Wh,能量密度可达300Whkg5。
在全球锂离子动力电池技术研发和产业化进程中,形成中、美、日、韩四足鼎立的局面,日本在技术研发方面领先;韩国市场份额位居全球第一,中国第二;中国的电池企业数量最多,产能最大,产品错综复杂,缺乏统一标准。
在日本、韩国、美国等汽车制造大国,政府高度重视动力电池的发展并出台相应政策大力推动电池产业和技术发展。为了推动中国电动汽车产业发展,国家科技部、发改委、工信部等几大部委相继出台
f了新能源汽车重点研发专项(科技部“十三五”计划,20162020)、《中国制造2025》以及《汽车产业中长期发展规划》等一系列政策,对汽车锂动力电池发展提出新的要求67。通过政策的实施,我国锂离子动力电池技术革新加快,产业面临转型升r