新能源汽车动力电池发展现状及趋势分析

中国汽车工业协会2020年1月12日发布的数据显示，2019年我国新能源汽车产量7.8万辆，销售新能源汽车7.4万辆，同比增长比上年增长3.5倍。

和3.2倍。

这标志着我国新能源汽车产业正进入快速增长期。

但目前国内电动汽车厂商绝大多数电池、电机依赖外包，而电控系统由于涉及整车控制，通常采用自主开发或联合开发。

我们听到“中国动力电池技术接近世界领先水平”这样的声音。

这是真的吗？电动汽车的发展可谓一波三折。

2000年，第一辆电动汽车诞生，使用干电池，续航里程短。

2001年卡尔·奔驰发明内燃机车后，电动汽车几乎消失了。

2008年，中东爆发石油危机，掀起了又一波电动汽车研发热潮。

但由于电池特性和技术限制，电动汽车这次依然未能发展。

但我们看到丰田在 2016 年推出了首款混合动力汽车——普锐斯。

它采用镍氢电池，具有大电流充放电能力，安全，但比容量低，体积大。

第四代丰田普锐斯 随着第四代普锐斯的诞生，该车除了为其HEV版本提供镍氢电池外，还为其PHEV版本配备了锂电池。

比容量提高了，但安全性降低了。

说到这里，我们不禁要问，哪种类型的电池最好呢？好电池的标准是什么？对此，匡德志指出，任何类型的电池都有其优点和缺点，其适合的应用领域也不同。

主流动力电池优缺点分析 目前主流电池包括超级电容器、金属氢化物镍电池、锂离子电池、燃料电池等。

超级电容器的特点是可以承受瞬时大电流充放电，但蓄电量较低，不能长时间驱动车辆；金属氢化物电池具有大电流充放电能力，安全，但比容量低，体积大；锂离子电池在这几类电池中电压最高、比容量高，但安全性和低温性能较差；燃料电池从去年开始进入了更多人的视线，其能量储备充足，可以快速补充燃料。

但成本较高，瞬时输出能力差，致命缺陷是能量无法反馈，导致行驶车辆在制动时无法仅利用燃料电池来回收能量。

目前市场上主流的新能源汽车有日产聆风、丰田普锐斯、雪佛兰Volt等，当然还有炙手可热的特斯拉Model S，这四款车无一例外都采用了锂电池或镍氢电池。

因此可以看出，在上述四类动力电池中，锂电池和镍氢电池是最具竞争力的两类电池。

对于功率密度、能量密度、最大容量等参数，业内很多人都有自己的看法。

事实上，并不是所有的参数越高越好（当然这是不可能的）。

匡德志指出，功率密度与电池的应用领域直接相关。

如果用于混合动力汽车功率要求较高的领域，功率密度也必须更大；如果用于纯电动汽车，功率要求不高但储能要求较高的领域，功率密度要求可以降低，但能量密度必须足够高。

匡德志强调，无论是镍氢电池还是锂电池，其功率密度和能量密度都可以由电池设计者根据应用条件进行调整。

以特斯拉Model S为例，特斯拉Model S的续航里程，其0号锂电池的能量密度已达到Wh/kg；而雪佛兰Volt也采用了锂电池，因为它对纯电动续航的要求并不高，只有60公里，所以它的能量密度只有88 Wh/kg（16 kWh ÷ kg）。

各种电池性能之间的关系此外，动力电池的各种性能之间是相互平衡的，或者说是“包含”的。

电池性能的好坏并不取决于单个电池的某个特性，而是取决于整体性能。

从上图可以看出，容量与耐久性、高温性能与低温性能、散热与绝缘、耐受性与成本是四组“冲突”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的关系，才能真正具有应用价值。

“安全、寿命、成本”是最大的瓶颈。

我国是汽车大国，年产销量超过万辆。

然而，它并不是一个汽车强国。

在传统汽车技术领域是如此，在新能源汽车技术领域也是如此。

我国新能源汽车电池、电机、电控系统三大核心要素的技术实力并不强。

尤其是电池主要依赖外购。

因此，所谓的“弯道超车”，不免让人觉得，虽然名声在外，但实际上却很难名副其实。

我们先来看一组数据，直观地了解国内外动力电池发展的差距。

近日，日本知名动力电池公司PEVE官网发布数据称，动力电池已销售1万套，日本混合动力汽车占所有汽车销量的40%。

相比之下，2018年我国新能源汽车总销量不足8万辆，这些电池中有多少来自中国本土企业？巨大的等级差距，想想都让人毛骨悚然。

那么，我国动力电池技术与国际先进水平的差距到底有多大？哪些技术遇到了瓶颈？匡德志指出，国内动力电池技术的瓶颈是寿命、安全性和成本。

这三点并不是完全独立的，而是相互关联的。

电池寿命是指循环寿命和保质期。

循环寿命的降低主要来自于电池组装过程中的一致性问题。

循环寿命低会增加电池更换的需要，这将大大增加电动汽车的使用成本。

保质期是指电池置于静止状态时寿命的衰减情况。

在汽车应用中，电池大部分时间都处于搁置状态。

从实际应用来看，车辆在夏季高温环境下，电池的衰减非常明显。

据介绍，使用镍氢电池，尤其是动力型镍氢电池时，更能保证电池在较小的行驶里程范围内使用，可以延长寿命。

此外，电池的工作温度也影响使用寿命。

温度越高，使用寿命越短。

镍氢电池的温度限制为 35°C。

温度每升高10°C，寿命就会减少一半。

因此，在设计时，安装热管理系统来管理电池温度，保持恒温使用也可以延长电池寿命。

与电池寿命和安全相关的最重要的系统是BMS（电池管理系统）。

匡德志强调，BMS是保障电池应用的核心部件。

电池完成一致性生产后，能够决定电池寿命的主要因素就是BMS。

目前国产BMS基本可以消除单甚至模组情况下的过压、短路、挤压等安全隐患。

但整个封装级别的安全性尚未完全解决，这也是电池技术的瓶颈之一。

匡德志补充道，国内外BMS都可以由专业公司开发。

但电池企业必须对电池的内部控制和电池特性的识别提出自己的需求。

因为企业对自己的电池有最深刻的了解，自主开发可以实现对产品的优化控制。

这是匡先生对国内电池企业的建议，科巴本身也是这样做的。

总结：与传统汽车的内燃机技术一样，我国在新能源汽车动力电池领域也需要经历一个从外包到合作研发再到自主开发的过程。

无论是新能源汽车企业还是动力电池企业，追求的目标不应仅限于生产和销售，而应从小零部件做起，集中精力研发，实现瓶颈突破。

正如匡德志所言，虽然我国在动力电池技术方面落后于国际水平，但我们背靠广阔的汽车市场，这为我们赶超国外先进水平提供了机会。