【图文】新能源车动力电池发展现状与趋势解析

狮子头

　　
　　中国汽车工业协会2015年1月12日发布的数据显示，2014年，中国新能源汽车生产78，499辆，销售74，763辆，比上年分别增长3.5倍和3.2倍。这标志着中国的新能源车产业正在进入高速增长期。然而，目前国内绝大多数电动整车厂的电池、电机依赖外购，电控系统则由于涉及整车控制通常为自主研发或者联合开发。我们曾经听到过这样的声音，"中国的动力电池技术与世界领先水平接近"，实际上真的是这样吗？对此，4月1日晚，我们就国内外动力电池发展现状、应用现状、技术瓶颈进行了探讨，邀请湖南科霸动力电池（科力远子公司）总工程师匡德志开堂授课，来自广汽、一汽技术中心、一汽大众、上汽、通用、比亚迪、华晨宝马、克莱斯勒、福特等整车厂；巴斯夫、麦格纳、博世、康明斯、法雷奥等零部件企业以及比克电池、旭化成等相关行业的共277位人士在群内展开热烈讨论。
　　

　　电动汽车的发展可谓一波三折。在1834年，就诞生了第一辆电动汽车，当时使用的是干电池，续航里程很短。随着卡尔奔驰在1886年发明了内燃机车之后，电动汽车几乎销声匿迹。1973年，中东爆发石油危机，使世界汽车巨头又掀起了电动车的研发浪潮，但因电池特性和技术限制，此次仍未能令电动车发展起来。但我们看到1971年丰田推出了首款混合动力车普锐斯。其采用的是具备大电流充放能力的镍氢电池，安全性好，但是比容量低，体积大。
　　随着第四代普锐斯的诞生，该车除了HEV版本提供镍氢电池外，还为其PHEV版本配备了锂电池，比容量得到了提升，但安全性却下降了。至此，我们不禁要问，究竟哪类电池才是最好的？好电池的标准是什么？对此，匡德志指出，任何一类电池都有其优劣势，它们适合的应用也不同。
　　主流动力电池优劣势分析
　　当前比较主流的电池包括超级电容器、金属氢化物镍电池、锂离子电池、燃料电池。超级电容器的特点是可承受瞬间大电流充放电，但储电量低，不能驱动车辆长时间的使用；金属氢化物电池具备大电流充放电能力，安全性好，但是比容量低，体积较大；锂离子电池的电压在这几类电池中最高，比容量高，但它的是安全性、低温性能差；燃料电池从去年开始走进更多人的视线，能量储备充足，可快速补充燃料，但成本高，瞬间输出能力差，致命的缺陷是不能进行能量的回馈，导致驱动的车辆不能只用燃料电池实现刹车时能量的回收。
　　目前市场的主流的新能源汽车包括日产聆风、丰田普锐斯、雪佛兰沃蓝达等，当然还有红得发紫的特斯拉Model S。这四款车无一例外地都采用了锂电池或镍氢电池，因此也可以看出，在上述四种动力电池中，锂电池与镍氢电池是竞争最为激烈的两类电池。许多业内人士对功率密度、能量密度、最大容量等参数各有说辞。
　　实际上，并非所有的参数都高才是最好的（当然 也不可能实现）。匡德志指出，功率密度跟电池的应用领域直接相关，如果用在混合动力车对功率要求较高的领域，必然要求功率密度也较大；如果用在纯电动车对 功率要求不高但储能要求较高的领域，功率密度要求则可以降低一些，但能量密度要够大。匡德志强调，不论是镍氢电池还是锂电池，它的功率密度和能量密度都可 以通过电池设计者根据应用情况进行调整。
　　

　　例如，特斯拉Model S具有480公里的续航，其18650锂电池的能量密度达到了200瓦时/千克；而雪佛兰沃蓝达同样采用锂电池，由于其对于纯电续航的要求并不高，只有60公里，因此其能量密度仅为88瓦时/千克（16千瓦时181千克）。
　　

　　电池各项性能的关系
　　此外，动力电池的各项性能是相互平衡的，或者 说"牵制"的，电池性能的优劣不取决于单个电池的某项特性，而取决于综合性能。从上图中我们可以看出，容量与耐久性、高温性能与低温性能、散热性与绝缘 性、容忍性与成本是四组互相"矛盾"的参数。因此，匡德志强调，只有综合考虑电池性能参数与环境之间的关系，才能真正具有应用价值。
　　"安全性、寿命、成本"是最大瓶颈
　　我国是一个汽车大国，2014年产销量双双超越2000万辆，然而，却不是一个汽车强国，在传统汽车技术领域如此，在新能源车技术领域亦是如此。我国的新能源车三大核心要素电池、电机、电控系统的技术实力都称不上强，尤其在电池方面主要依赖外购。因此所谓的"弯道超车"一说不免令人觉得盛名之下，其实难副。
　　我们先来看一组数据，可以对国内外在动力电池发展上的差距有个直观了解。近日，日本知名动力电池公司PEVE官网发布数据称，已经卖出了800万套动力电池，日本混动车占所有汽车销量的40%。相比之下，2014年，我国的新能源车总销量也不到8万辆，这其中又有多少的电池出自中国本土企业？巨大的级差令人细思恐极。那么，我国动力电池技术与国际先进水平的差距在哪？又是在哪些技术上遇到了瓶颈？
　　匡德志指出，国内动力电池技术的瓶颈在于寿 命、安全性和成本。这三点并非完全独立，而是互相关联的。电池寿命指的是循环寿命和搁置寿命，循环寿命的降低主要来自电池成组过程中的一致性问题。循环寿 命低将增加电池更换需求，这会大大增加电动车使用成本。而搁置寿命是指电池在静态放置状态下寿命的衰减。在汽车应用中，电池大部分时间处于搁置状态，从实 际应用来看，车辆在夏天的高温暴晒状态下，电池的衰减非常明显。
　　其介绍，在使用镍氢电池，尤其是功率型镍氢电池时，更多地保证电池在较小里程范围使用，可以延长寿命。另外，电池的使用温度对寿命也有影响，温度越高，寿命越短。镍氢电池以35℃为界限，温度每升高10℃，寿命会缩减一半。所以在设计时，加装热管理系统，实现电池温度的管理，保持其在恒温下使用，同样可以延长电池寿命。
　　与电池寿命和安全性相关的最重要的系统是BMS（电池管理系统）。匡德志强调，BMS是保证电池应用的核心部件。在电池完成一致性生产后，能够确定电池寿命的主要因素在于BMS。目前国内BMS已基本能消除单体以至模块条件下过电压、短路、挤压等情况下的安全隐患，但整包级别的安全性仍没有完全解决，这也是电池技术的瓶颈之一。
　　匡德志补充，不论是国内还是国外的BMS，均可以由专业的公司进行开发，但是，关于电池内部的控制和对电池特性的识别，必须由电池企业提出自己的需求。因为企业对自己电池的了解是最深的，所以自主开发才能实现对产品的最优控制。这是匡总给国内电池企业的建议，科霸本身也是这么做的。
　　总结：
　　与传统汽车的内燃机技术一样，我国在新能源车动力电池领域也需要经历从外购到合作研发，再到自主开发的过程。不论是对于新能源车企，还是动力电池企业来说，追求的目标的不能仅限于产销量，而是从细小元件着手，潜心研发，实现瓶颈突破。
　　正如匡德志所说，我国虽然在动力电池技术水平上落后于国际，但我们有着广阔的汽车市场作为后盾，这为我们赶超国外先进水平提供了机遇。
　　

357905499

说的很好，学到了，谢谢楼主

米修1123

电池简单介绍  很好

YCHEILUOEUO

多谢楼主分享