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中汽研王芳:動力電池能量密度單一目標300Wh/kg可努力達到

來源:深圳陽光悅達科技有限公司   2018年05月03日 09:29  

來源:*電動網(wǎng)

作者: 王寧

4月13日,F(xiàn)OURIN 世界汽車研究會第27次例會在京舉行,中國汽車技術(shù)研究中心專家王芳針對中外動力電池現(xiàn)狀進行了主題演講,在中外動力電池技術(shù)、市場競爭力等方面進行了深入分析,并對中國動力電池技術(shù)發(fā)展方向提出了建議,應(yīng)加強產(chǎn)能減少盲目擴張,產(chǎn)品安全性是*要素。

300Wh/kg目標有望實現(xiàn)

王芳表示,2017年工信部發(fā)布《中國汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》提出2020年電池能量密度要達到300Wh/kg, 系統(tǒng)比能量力爭達到260Wh/kg,這是一個產(chǎn)品指標,也是努力的方向。她認為,300Wh/kg這個指標是可以努力達到的,科技部重大專項研發(fā)項目,有部分產(chǎn)品的單一指標達到了這個標準,但目前市面主流產(chǎn)品仍處于130Wh/kg-250Wh/kg的水平,根據(jù)對企業(yè)的交流和了解,今年會有少部分電池能量密度能達到280Wh/kg,并可以直接用于車上,不過仍有一些問題需要解決,比如安全性、電池壽命及成本等問題,作為裝車產(chǎn)品,綜合指標的實現(xiàn)還有很多難題需要攻克。

王芳指出,2001-2015年的三個五年計劃中,鋰離子動力電池技術(shù)從混動與純電動并重轉(zhuǎn)變?yōu)榧冸妱訛橹?,兼顧混動的路線,電池材料方面,2001-2005年是鈷酸鋰和錳酸鋰動力電池開發(fā),2006-2008年是錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池開發(fā),2008-2010年是能量型功率型電池開發(fā)并進的狀態(tài),2010年以后基本以三元電池的開發(fā)為主,300Wh/kg的標準表明,今后的研發(fā)重點仍將是以三元鋰電池為主。

在2018年的裝車數(shù)據(jù)中,電池系統(tǒng)的能量密度較2017年有明顯提升,純電動乘用車能量密度從107.6Wh/kg升高到118.8Wh/kg,提升幅度達到10.37%,并且受到單體能量密度的快速提升以及成組技術(shù)進步的影響,2015-2018年電池系統(tǒng)的能量密度的提升幅度越來越大。

行業(yè)破局需加強產(chǎn)能提升

世界范圍內(nèi),動力電池的產(chǎn)業(yè)化主要集中在三個區(qū)域——德國、美國、中日韓所在的東亞地區(qū),而鋰離子動力電池的生產(chǎn)主要集中在中日韓三個國家,從技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的角度綜合來看,日本在技術(shù)方面依舊,包括固態(tài)電池方面研究,但中國近兩年的技術(shù)進步巨大。中國的*已經(jīng)超越日韓占據(jù)*,動力電池數(shù)量zui多、產(chǎn)能zui大,主要生產(chǎn)區(qū)域有珠三角、長三角、京津地區(qū)、中原地區(qū),這些地區(qū)除了動力電池的生產(chǎn),電池關(guān)鍵材料、系統(tǒng)集成、裝備、回收利用等體系也在成長。

根據(jù)工信部車型數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017年中國動力電池裝車量為367億瓦時,有超過200家電池企業(yè)(含電池系統(tǒng)集成企業(yè)),到2020年市場需求在1000億瓦時左右,王芳認為,以現(xiàn)在的增長速度來看,將來電池產(chǎn)能一定是過剩的,但還有可能出現(xiàn)電池不夠用的情況,這是因為產(chǎn)能仍顯不足,所以有能力的大型企業(yè)工作重心不應(yīng)只是在擴張方面,只有提升產(chǎn)能才能搶奪更大的*。

三元電池與磷酸鐵鋰應(yīng)用比較

2017年,純電動乘用車224款車型,配備三元電池的車型共有199款,占比88.8%,比往年大幅度提升,因為乘用車追求高比能、長續(xù)航。商用車受到一定政策影響,純電動客車安全規(guī)范條件中四項要求進行熱失控實驗,高比能的三元電池較難通過該實驗,所以2017年客車基本采用磷酸鐵鋰電池。

王芳表示,在対市場車型測評中發(fā)現(xiàn),三元鋰電池單體能量密度較高,從136Wh/kg到230Wh/kg不等,平均為183Wh/kg,系統(tǒng)能量密度為115.4Wh/kg,成組率僅為63%,而磷酸鐵鋰單體能量密度平均為143.9Wh/kg,系統(tǒng)能量密度為117Wh/kg,成組率是81.5%。如此反差,一是因為與電池本身的安全性有關(guān),磷酸鐵鋰電池本身的安全性較高,與三元鋰電池相比,所需要的隔熱、防火、散熱、阻熱措施較少,二是因為磷酸鐵鋰電池多用于純電動客車,客車電池箱多是標準箱,設(shè)計上要比乘用車的簡單,附加因素比較少。

王芳提到,冷卻方式方面,中汽中心共比較了96款車型的冷卻方式,根據(jù)所對比出的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論不是很準確。因為在所有檢測的96款車型中只有3款使用了風冷,7款使用了液冷。通過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),使用風冷的動力電池能量密度zui高,其次是自然冷,液冷zui低,她解釋道:這其實因為風冷數(shù)據(jù)過少,若是相同的電池系統(tǒng),應(yīng)該是自然冷卻zui高,然后是風冷,其次是液冷,因為風冷和液冷相比自然冷卻,需要的額外零部件增加了電池系統(tǒng)重量,并且在使用中需要額外消耗電力。

不過整車的安全性有一定提高,目前企業(yè)為了達到指標都會盡量少用風冷和液冷。今后補貼越來越少,車企對集成系統(tǒng)的重視度也會提高,汽車產(chǎn)品出現(xiàn)安全隱患,車企多會選擇召回,不僅需要大量財力,企業(yè)公信力也會受影響,所以安全性是車企研發(fā)的核心和基礎(chǔ)。

zui后,王芳建議在技術(shù)層面:

1、安全是*要素,產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計當中還是要以安全為*要素,要重視性能與安全的平衡。

2、應(yīng)進一步提升動力電池系統(tǒng)集成水平,令其能夠與電動汽車發(fā)展速度匹配起來。

在產(chǎn)業(yè)層面:

1、應(yīng)重視電池生產(chǎn)和使用過程中的一致性。

2、應(yīng)進一步提升產(chǎn)能。

3、應(yīng)重視電池的循環(huán)利用和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

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