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)，重點支持使用于插電式混合動力汽車的鋰離子電池技術(shù)研發(fā)。

國家層面動力鋰離子電池發(fā)展規(guī)劃

1.1美國動力鋰離子電池國家規(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)，重點支持使用于插電式混合動力汽車的鋰離子電池技術(shù)研發(fā)。

圖1電動汽車無處不在大挑戰(zhàn)設(shè)置的動力鋰離子電池系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

1.二日本動力鋰離子電池國家規(guī)定

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的報告中提出了車用動力鋰離子電池的功率密度、能量密度及成本的目標(biāo)值(圖2)。

圖二日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省設(shè)置的動力鋰離子電池系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)目標(biāo)值

緊接著，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省下屬的新能源與工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織于2013年公布了二次電池技術(shù)路線圖2013，提出了更為具體明確的電動汽車用及固定式用二次電池的技術(shù)指標(biāo)(表1)。

表一日本車用動力鋰離子電池的緊要技術(shù)指標(biāo)

1.3德國動力鋰離子電池國家規(guī)定

德國制定了國家電驅(qū)動平臺計劃，通過電池?zé)羲邪l(fā)項目推動在動力鋰離子電池范疇建立單體電池及電池系統(tǒng)的加工量力，并提出了動力鋰離子電池系統(tǒng)緊要性能參數(shù)(20142020)(圖3)。

圖3德國電驅(qū)動平臺設(shè)置的動力鋰離子電池系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

1.4韓國動力鋰離子電池國家規(guī)定

韓國知識經(jīng)濟(jì)部支持的世界首要材料項目涉及純電動汽車和儲能兩大使用范疇。引導(dǎo)綠色社會的二次電池技術(shù)研發(fā)項目，下設(shè)鋰離子電池關(guān)鍵材料、使用技術(shù)研究(針對儲能及純電動汽車范疇)、評價與探測基礎(chǔ)設(shè)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離子電池產(chǎn)業(yè)鏈。

1.5我國動力鋰離子電池國家規(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離子電池研公布局

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

圖5我國節(jié)能與新能源汽車規(guī)劃設(shè)置的動力鋰離子電池模塊相關(guān)參數(shù)指標(biāo)

動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

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

圖6全球動力鋰離子電池系統(tǒng)價格的變化趨勢

國際動力鋰離子電池發(fā)展概況

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

表2國際主流電池公司量產(chǎn)的動力鋰離子電池產(chǎn)品相關(guān)信息

總體而言，從使用于純電驅(qū)動車輛范疇看，國外動力鋰離子電池公司量產(chǎn)配套的大容量動力鋰離子電池產(chǎn)品的能量密度大多為110~180(Wh)/kg;小容量動力鋰離子電池產(chǎn)品的能量密度可達(dá)

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

我國動力鋰離子電池發(fā)展概況

通過3個五年計劃的大力支持，動力鋰離子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我國動力鋰離子電池技術(shù)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離子電池產(chǎn)業(yè)鏈體系，掌握了動力鋰離子電池的配方設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝技術(shù)，加工線逐步從半自動中試向全自動大規(guī)模制造技術(shù)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離子電池產(chǎn)業(yè)化集中區(qū)域。我國主流動力鋰離子電池公司產(chǎn)量統(tǒng)計如表3所示。

表3我國主流動力鋰離子電池公司產(chǎn)量統(tǒng)計

我國動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)將來發(fā)展趨勢(至2020年)

正極材料：正極材料綜合性能比較如表4。緊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(jié)構(gòu)材料為主。

表4正極材料綜合性能比較

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

表5負(fù)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，緊要有單層膜和復(fù)合膜。同時發(fā)展對隔膜材料表面進(jìn)行改性解決的技術(shù)。

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

動力鋰離子電池2020年預(yù)期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系及單體電池技術(shù)指標(biāo)如表6所示。

表6動力鋰離子電池預(yù)期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系及單體電池技術(shù)指標(biāo)(2020年)

我國動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面對的問題

1)設(shè)備及材料與國外的差距。產(chǎn)業(yè)鏈已初具規(guī)模，但結(jié)構(gòu)仍不完善，部分核心裝備及原材料還完全依靠進(jìn)口。

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

3)動力鋰離子電池系統(tǒng)評價力度及深度不夠。考核力度及完整性還有很大欠缺，示范運營代替了部分動力鋰離子電池系統(tǒng)的臺架實驗和整車考核實驗。

4)動力鋰離子電池市場競爭加劇。

結(jié)論

動力鋰離子電池近幾年在產(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(guān)材料技術(shù)得到了高度關(guān)注，可以預(yù)期相關(guān)技術(shù)將取得長足進(jìn)步并實現(xiàn)規(guī)模使用。動力鋰離子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。