郁思慧

摘要 新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一種戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在刺激經(jīng)濟發(fā)展，促進經(jīng)濟復(fù)興有舉足輕重的作用。新能源汽車是一次動力系統(tǒng)的變革，新增了電池、電機、電控“三大電”和電制動、電空調(diào)、電轉(zhuǎn)向、電子儀表、制動能回收、監(jiān)控系統(tǒng)“六小電”等關(guān)鍵零部件和總成，它的發(fā)展和形成將帶動形成一條嶄新的產(chǎn)業(yè)鏈條。

關(guān)鍵詞 新能源；汽車；儲能；高校

中圖分類號U2 文獻標(biāo)識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0016—01

在當(dāng)下，純電動汽車因其能源效率高，來源多樣化，使用維修方便等優(yōu)點在新能源汽車中迅速崛起。其特點在于，采用單一蓄電池作為動力來源，通過電池向電動機提供電能，并用電動機進行驅(qū)動。而作為純電動汽車上的動力設(shè)備的蓄電池有很多類型，且各種儲能方式都有自己鮮明的特點，沒有哪種儲能技術(shù)能夠一統(tǒng)天下。即便如此，鋰電池也會占據(jù)其中絕大部分的應(yīng)用市場，是最有發(fā)展前途的一種儲能技術(shù)。

1鋰電池的構(gòu)成材料及優(yōu)缺點分析

鋰離子動力電池的優(yōu)點在于它具有單體穩(wěn)定電壓高，比能量與能量密度高，使用壽命長，其重量單位儲能為鉛酸電池的3倍，里聚合物電池為鉛酸電池的4倍，鋰資源較為豐富，價格也不是很貴，可以說鋰離子電池是蓄電池中最被市場看好的動力電池。

它主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)等部分組成。目前負(fù)極材料的研發(fā)和生產(chǎn)已比較成熟。正極材料、隔膜和電解質(zhì)是鋰離子電池的核心材料，占據(jù)電池成本的70%：其中又以正極的附加值最高，約占鋰電池成本的30%。這3種核心材料的技術(shù)研究與突破，將對鋰離子動力電池的性能提升和電動汽車的商業(yè)發(fā)展起到重要的推動作用。

目前國內(nèi)市場上的鋰電池正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰及磷酸鐵鋰等，主要生產(chǎn)企業(yè)有杉杉股份，當(dāng)升科技等。目前，各企業(yè)為了技術(shù)革新，積極開展提升比能量、安全性和循環(huán)壽命的研究。

其中，鈷酸鋰電子電池基本上用在3C產(chǎn)品電子領(lǐng)域，出于價格和安全等因素考慮，一般不做動力電池用：而錳酸鋰離子電池，三元材料電池和磷酸鐵鋰離子電池都可以做動力電池用。

通過觀察分析這3種離子電池的發(fā)展，不難看出，錳酸鋰路線近幾年發(fā)展得風(fēng)生水起，通過調(diào)查得知，全球代表性的電動汽車產(chǎn)品日產(chǎn)聆風(fēng)、通用沃蘭達、豐田鋰電版普銳斯等使用的都是錳酸鋰系電池。

而以三元材料為正極的動力鋰電池疊片式軟包裝工藝因其電流集流均勻，散熱性好，提升了電池倍率功能；采用專利技術(shù)處理的隔膜，提高了電池的安全性；特殊的隔膜材料提高了隔膜的保液能力及孔隙率，減小了電池的內(nèi)阻；且在25安時動力電池的能量密度為160千瓦/千克，比磷酸鐵鋰電池高30%以上，大大減輕了整部車的重量，提高了電池續(xù)航能力；采用多項專制造工藝、粉體的前處理技術(shù)，保證了粉體混合和漿料混合的均勻性；特殊的化成工藝，保證了電池成膜的穩(wěn)定性，從而確定了電池批次間的穩(wěn)定性，提高了電池的一致性。

并且從未來角度考慮，層狀富鋰錳基材料的可逆容量有望突破250毫安時/克，在未來動力電池發(fā)展中非常有前景。

至于發(fā)展磷酸鐵鋰，則是為改變汽車產(chǎn)業(yè)長期落后于其他國家的局面，政府為了在新能源汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)在“彎道超車”的愿望，在安全第一的前提下，投擲大量資金支持的項目。2008—2009年，國家工業(yè)與信息化部先后設(shè)立“磷酸鐵鋰正極材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”與“磷酸鐵鋰動力電池及系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”重點專項，面向全國招標(biāo)，但是雖然政府大力扶持，磷酸鐵鋰離子電池的發(fā)展局面卻并不盡如人意，主要原因還是能量密度不高，體現(xiàn)在電池單元的能量密度以及電池組的能量密度上面，在確保安全的前提下，為了在電池組中放入更多的電池單元，則需要減少電池組中對電量存儲沒有幫助的組件的體積和重量，這也是一些中國企業(yè)正在積極進行的技術(shù)開發(fā)工作。

而負(fù)極材料則是唯一實現(xiàn)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化的材料主要有碳類、氧化物類、合金類等，未來主要發(fā)展趨勢為鈦酸鋰，但合金負(fù)極材料若有所突破，將極大提升產(chǎn)品性能。

鋰電材料中對技術(shù)要求的高附加值材料當(dāng)屬隔膜，國產(chǎn)隔膜主要集中在低端市場，市場占比約為6%，而80%以上的隔膜需求量是由美日進口完成，且動力鋰電隔膜幾乎全部由國外供應(yīng)。隔膜未來的發(fā)展趨勢：第一，采用新工藝技術(shù)及設(shè)備技術(shù)，提高生產(chǎn)成品率，降低制造成本；第二，采用有機/無機復(fù)合技術(shù)氧化鋁、二氧化硅涂層，提高安全性能；第三，發(fā)展高熔點、高性能隔膜。與此同時，鋰電子電解液也將發(fā)展成高純度、高穩(wěn)定性和長壽命電解液以及高安全性電解液、寬液程電解液、高壓電解液、全固態(tài)電解質(zhì)及離子液體等。

由此不難看出，鋰電子材料的迅猛發(fā)展與商機使得鋰電池成為了新能源領(lǐng)域大家關(guān)注的焦點。

2現(xiàn)當(dāng)代社會鋰電池的發(fā)展及展望

根據(jù)多方統(tǒng)計，2016年高鎳三元電池的研發(fā)和生產(chǎn)已呈“燎原之勢”。相比磷酸鐵鋰和低鎳三元材料，高鎳三元材料由于鎳元素比例的提高，在比能量上有更大的優(yōu)勢。高鎳型NCA（鎳鈷鋁）、NCM622和NCMS11是三元動力電池最主要的發(fā)展方向。

2018年全球鋰電正極材料預(yù)計將超過30萬噸，其中三元材料年均復(fù)合增長率達到30%以上。目前車用正極材料主要是LFP，未來NCM和NCA將成為主流，2018年使用量約占80%。

2017年隔膜的市場格局將發(fā)生較大變化：中國鋰電新能源產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展大致是從下游往上游逐步國產(chǎn)化的。隔膜是電池材料里面還沒有大規(guī)模國產(chǎn)化的材料，在電池制造成本中占比7%～8%。隔膜的利潤水平最高，價格下降的空間也最大。制造隔膜的原材料是聚烯烴類石化產(chǎn)品，隨著油價的下跌，原材料還有降價的空間。

2017國際電池會議上，特斯拉電芯供應(yīng)鏈及商業(yè)發(fā)展首席負(fù)責(zé)人KurtKelty以及三元層狀材料電芯研究合作伙伴JeffDahn，更是分享了新型“2170”鋰電池的鎳鈷鋁（NCA）三元材料改進等技術(shù)細(xì)節(jié)，屆時新一代鋰電池的神秘面紗將揭開。據(jù)悉，“2170”鋰電池用于特斯拉汽車Model3上，可能將全面替代傳統(tǒng)的“18650”。

這一舉動無異于是掀起了鋰電池界的軒然大波。特斯拉CEO馬斯克此前表示，這將是全世界最高密度且最便宜的鋰離子電池。采用2170電池后，由于同等能量下，所需電池的數(shù)量可減少約1/3，整車能量密度將得到提升，而未來有望通過大規(guī)模量產(chǎn)使得動力電池成本降低9成。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，2170電池全面替換掉18650電池或許會掀起一場電池研發(fā)技術(shù)的更新浪潮。隨著Model3今年9月前大規(guī)模生產(chǎn)，相關(guān)NCA三元鋰電材料產(chǎn)業(yè)鏈公司將迎來需求爆發(fā)。

但是鋰電池行業(yè)高漲的熱度也帶來一系列危險的信號。

第一大信號便是產(chǎn)能門檻提高。2016年底工信部發(fā)布的《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》將鋰離子動力電池單體企業(yè)年產(chǎn)能門檻設(shè)為“不低于80億瓦時”。另外，鋰電子動力電池補貼也將持續(xù)減少，全面市場化。從個人購純電動車最高補貼12萬元，到2016年最高補貼11萬元，再到2017年最高補貼6.6萬元，直至2020年補貼完全取消，新能源汽車將實現(xiàn)全面市場化。但是原料的價格卻是水漲船高，存在中低端產(chǎn)能過剩與高端產(chǎn)品供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。其中，正極材料、負(fù)極材料和電解液都已逐步自給，由于負(fù)極材料和電解液的技術(shù)壁壘相對較低，中國企業(yè)的成本優(yōu)勢明顯在全球范圍內(nèi)擁有較強的競爭力。中高端隔膜材料還高度依賴進口，但是國內(nèi)企業(yè)正逐步實現(xiàn)進口替代，盈利能力較強。

總的來說，不管是下一代鋰電池，還是其他二次鋰電池，技術(shù)開發(fā)都處于一個高速發(fā)展的狀態(tài)中。這對新能源汽車的技術(shù)開發(fā)大有幫助，也會推動新能源汽車的應(yīng)用和普及，基于此，新能源汽車的時代即將到來。