中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：我國(guó)新能源汽車(chē)截止2016年產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了50多萬(wàn)輛，開(kāi)始主要是公交車(chē)用新能源汽車(chē)，后續(xù)出租車(chē)開(kāi)始用新能源汽車(chē)。2015年其他乘用車(chē)開(kāi)始發(fā)力，成為新能源汽車(chē)主要成分。中國(guó)新能源汽車(chē)到2020年產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模規(guī)劃是200萬(wàn)輛，存量達(dá)到500萬(wàn)輛。截止2016年底中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模已經(jīng)是2800萬(wàn)輛了，存量是1.67億輛。以上數(shù)據(jù)表明，我國(guó)新能源汽車(chē)在汽車(chē)總體中，其體量太小。中國(guó)政府已經(jīng)明確了新能源汽車(chē)是汽車(chē)大國(guó)走向強(qiáng)國(guó)的必由之路。必由之路的瓶頸是動(dòng)力電池技術(shù)能不能突破？如果能突破，中國(guó)發(fā)展新能源汽車(chē)一定會(huì)成功。下面是筆者對(duì)中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池的使命、愿景、目標(biāo)、技術(shù)路線的研究，供同行參考。
一、動(dòng)力電池在新能源汽車(chē)行業(yè)的地位
對(duì)燃油汽車(chē)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)心臟。中國(guó)汽車(chē)落后于外國(guó)，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)落后。發(fā)動(dòng)機(jī)難度大，技術(shù)迭代時(shí)間短，30多年來(lái)，由于外國(guó)的重重封鎖，
我國(guó)采用的用市場(chǎng)換技術(shù)的路線，卻沒(méi)有換來(lái)高端發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。中國(guó)是汽車(chē)產(chǎn)是銷(xiāo)大國(guó)，卻不是汽車(chē)強(qiáng)國(guó)。如果不能實(shí)現(xiàn)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的愿望，中國(guó)人將長(zhǎng)期為外國(guó)企業(yè)打工。中國(guó)政府提出，發(fā)展新能源汽車(chē)的基本意圖是要改變目前的現(xiàn)狀，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)必須要有新的面貌。
但是，隨著環(huán)保要求越來(lái)越高，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平也要求越來(lái)越高。中國(guó)在燃油汽車(chē)方面與外國(guó)技術(shù)距離是越來(lái)越大了，主要的指發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的距離是越來(lái)越大。外國(guó)人絕不會(huì)不對(duì)中國(guó)人開(kāi)放，燃油汽車(chē)的高端技術(shù)。于是，中國(guó)政府提出了要彎道超車(chē)，如何彎道超車(chē)？決定發(fā)展新能源汽車(chē)。
能實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)嗎？能超！基本理由是，中國(guó)人與外國(guó)人在汽車(chē)動(dòng)力電池方面都是新的。也就是說(shuō)在動(dòng)力電池上技術(shù)上，是中國(guó)人能不能實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的關(guān)鍵，如果動(dòng)力電池研發(fā)及生產(chǎn)上要比外國(guó)人能走得快一些，這個(gè)彎道超車(chē)就會(huì)成功。
圖1 動(dòng)力電池包內(nèi)部機(jī)構(gòu)
二、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池發(fā)展歷程
外國(guó)人的新能源汽車(chē)發(fā)展路徑是保持燃油汽車(chē)基本優(yōu)勢(shì)為前提，這個(gè)前提對(duì)中國(guó)而言是屏障。中國(guó)發(fā)展新能源汽車(chē)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面。中國(guó)的新能源汽車(chē)的基本特征是“純電驅(qū)動(dòng)”。這一條與外國(guó)人的新能源汽車(chē)發(fā)展路線不同的技術(shù)路線。關(guān)鍵是要加快汽車(chē)動(dòng)力電池的發(fā)展。
中國(guó)對(duì)動(dòng)力電池的研究起步于“十五”科技部電動(dòng)汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，當(dāng)時(shí)主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池；
到“十一五”的時(shí)候，主要是磷酸鐵鋰電池，應(yīng)該說(shuō)磷酸鐵鋰電池的發(fā)展支撐了中國(guó)“十二五”電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，應(yīng)用有了磷酸鐵鋰電池，中國(guó)新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)銷(xiāo)世界第一的規(guī)模。
到“十二五”，研發(fā)轉(zhuǎn)向了三元鋰離子電池，三元鋰離子電池的比能量會(huì)達(dá)到180Wh/kg。目前開(kāi)始推進(jìn)三元鋰離子電池研發(fā)和應(yīng)用。
三、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)現(xiàn)狀
(1)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
力神、比亞迪、光宇等企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到世界的前十的行列，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的單體的技術(shù)水平與國(guó)外基本處于同一水平，產(chǎn)品的一致性方面與日韓企業(yè)還有差距。
(2)比能量現(xiàn)狀
①慢充電池以三元材料的為主攻方向，負(fù)極材料為石墨為主，正極材料為三元材料的材料體系，其密度在110到180WH/Kg,有的已經(jīng)做到兩百瓦時(shí)每公斤；
②快充電池以碳酸鋰的為主，密度基本上在90WH/Kg的水平。
(3)鋰離子電池電芯形狀
大致可分圓柱型、方型、和軟包聚合物型三大類(lèi)。圓柱基本規(guī)格有：18650,21700。
(4)成本現(xiàn)狀
2016年電芯產(chǎn)品價(jià)格約1,600元/kWh左右(成本約1,200元/kWh)，電池組價(jià)格大都在2,400～2,500元/kWh之間(成本約1,800～1,900元/kWh)。
但是目前動(dòng)力電池產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本仍然難以滿(mǎn)足新能源汽車(chē)推廣普及需求，尤其在基礎(chǔ)關(guān)鍵材料、系統(tǒng)集成技術(shù)、制造裝備和工藝等方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍有較大差距。
四、中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池的使命
需要指出的，發(fā)展清潔能源汽車(chē)(天然氣汽車(chē)，發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)，發(fā)展甲醇汽車(chē)等)是不可能使中國(guó)成為世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的。必由之路是意思是，只有這一條路。中國(guó)要成為汽車(chē)強(qiáng)國(guó)，是中國(guó)人夢(mèng)想。如何實(shí)現(xiàn)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)？專(zhuān)家(學(xué)者)見(jiàn)解比較多。習(xí)近平在上海汽車(chē)集團(tuán)考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，發(fā)展新能源汽車(chē)是我國(guó)從汽車(chē)大國(guó)邁向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的必由之路，要加大研發(fā)力度，認(rèn)真研究市場(chǎng)，用好用活政策，開(kāi)發(fā)適應(yīng)各種需求的產(chǎn)品，使之成為一個(gè)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)。
習(xí)主席對(duì)發(fā)展新能源汽車(chē)提出具體要求，使之成為一個(gè)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)。這里提到“開(kāi)發(fā)適應(yīng)各種需求的產(chǎn)品”。目前產(chǎn)品功能離客戶(hù)需求的距離較遠(yuǎn)。其中一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，一次充電持續(xù)里程還是燃油汽車(chē)二分之一，如新能源公交車(chē)持續(xù)里程有200公里，乘用車(chē)300公里，卻是很高的指標(biāo)了。
目前新能源汽車(chē)要適應(yīng)需求，其中里程是基本指標(biāo)。這里關(guān)鍵是動(dòng)力電池比能量指標(biāo)。發(fā)展高能量密度的汽車(chē)動(dòng)力電池，是發(fā)展新能源汽車(chē)最中心環(huán)節(jié)的工作。
中國(guó)發(fā)展新能源汽車(chē)不是為爭(zhēng)一個(gè)“強(qiáng)”字，中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池的使命，必須壓確保中國(guó)新能源汽車(chē)成為世界強(qiáng)國(guó)，必須要支撐中國(guó)新能源汽車(chē)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)一個(gè)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)。
可以歸納一句話：發(fā)展新能源汽車(chē)是建設(shè)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的必由之路，動(dòng)力電池要先行。
五、中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池的愿景
(1)2018年前保障高品質(zhì)動(dòng)力電池供應(yīng)：大力推進(jìn)新型鋰離子動(dòng)力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，
(2)2020年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用：動(dòng)力電池行業(yè)總產(chǎn)能超過(guò)1000億瓦時(shí)，形成產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模在400億瓦時(shí)以上、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)。
(3)到2020年正負(fù)極、隔膜、電解液等關(guān)鍵材料及零部件達(dá)到國(guó)際一流水平，形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型骨干企業(yè)。
(4)到2025年新體系動(dòng)力電池基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)新的突破。
六、中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池基本目標(biāo)
(1)2018年前的基本目標(biāo)：
a)沒(méi)有安全焦慮、沒(méi)有里程焦慮;
b) 高品質(zhì)動(dòng)力電池供需平衡;
c)來(lái)年的成本與2016年相比，下降40%。
(2)2020年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：
a)新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超過(guò)300瓦時(shí)/公斤；
b)系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260瓦時(shí)/公斤,，使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃，可具備3C充電能力；
c)成本降至1元/瓦時(shí)以下,動(dòng)力電池行業(yè)總產(chǎn)能超過(guò)1000億瓦時(shí)，形成產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模在400億瓦時(shí)以上、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)。
(3)2025年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：
a)單體比能量達(dá)500瓦時(shí)/公斤；
b)智能化生產(chǎn)制造和一致性控制水平顯著提高;
c)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成滿(mǎn)足功能安全要求,實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全生產(chǎn)和使用。
七、中國(guó)發(fā)展汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)路線
(1)正負(fù)極、隔膜、電解液等關(guān)鍵材料及零部件均衡協(xié)調(diào)發(fā)展：
a)正極材料由目前磷酸鐵鋰向三元(鎳鈷錳酸鋰)材料方向推進(jìn)，無(wú)疑高鎳的三元材料會(huì)成為研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)；
b)負(fù)極由目前石墨材料向硅碳材料方向推進(jìn)，與石墨負(fù)極材料相比，石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅負(fù)極的理論能量密度達(dá)4200mAh/g，超其10倍，目前有企業(yè)的硅碳負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)了600mAh/g了；
c)電解液向高溫、高電壓、高阻燃方向推進(jìn)；
d)極耳能滿(mǎn)足20C倍率以上的持續(xù)放電要求，達(dá)到少發(fā)熱，確保電池?zé)岵皇Э氐年P(guān)鍵零部件電池材料實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。
八、總結(jié)
a)中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)的使命是為中國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展提供基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、高品質(zhì)的動(dòng)力源總成件，肩負(fù)著必由之路開(kāi)拓者的責(zé)任；
b)中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)的愿景是成為世界一流動(dòng)力電池研發(fā)和提供商；
c)中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)的技術(shù)路線是起步于鉛酸電池、追趕于鎳氫電池和錳酸鋰電池、上規(guī)模應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池、將領(lǐng)先于三元電池，向燃料電池發(fā)起總攻，搶占固體電池(終極電池)的最高峰。
作者系湖北省汽車(chē)工程汽車(chē)學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)
