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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

發布時間:2018-05-03    點擊次數:1223

來源:*電動網

作者: 王寧

4月13日,FOURIN 世界汽車研究會第27次例會在京舉行,中國汽車技術研究中心專家王芳針對中外動力電池現狀進行了主題演講,在中外動力電池技術、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發展方向提出了建議,應加強產能減少盲目擴張,產品安全性是*要素。

300Wh/kg目標有望實現

王芳表示,2017年工信部發布《中國汽車產業中長期發展規劃》提出2020年電池能量密度要達到300Wh/kg, 系統比能量力爭達到260Wh/kg,這是一個產品指標,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項目,有部分產品的單一指標達到了這個標準,但目前市面主流產品仍處于130Wh/kg-250Wh/kg的水平,根據對企業的交流和了解,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,作為裝車產品,綜合指標的實現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從混動與純電動并重轉變為純電動為主,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,2006-2008年是錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池開發,2008-2010年是能量型功率型電池開發并進的狀態,2010年以后基本以三元電池的開發為主,300Wh/kg的標準表明,今后的研發重點仍將是以三元鋰電池為主。

在2018年的裝車數據中,電池系統的能量密度較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進步的影響,2015-2018年電池系統的能量密度的提升幅度越來越大。

行業破局需加強產能提升

世界范圍內,動力電池的產業化主要集中在三個區域——德國、美國、中日韓所在的東亞地區,而鋰離子動力電池的生產主要集中在中日韓三個國家,從技術與產業的角度綜合來看,日本在技術方面依舊,包括固態電池方面研究,但中國近兩年的技術進步巨大。中國的市場份額已經超越日韓占據*,動力電池數量zui多、產能zui大,主要生產區域有珠三角、長三角、京津地區、中原地區,這些地區除了動力電池的生產,電池關鍵材料、系統集成、裝備、回收利用等體系也在成長。

根據工信部車型數據統計,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(含電池系統集成企業),到2020年市場需求在1000億瓦時左右,王芳認為,以現在的增長速度來看,將來電池產能一定是過剩的,但還有可能出現電池不夠用的情況,這是因為產能仍顯不足,所以有能力的大型企業工作重心不應只是在擴張方面,只有提升產能才能搶奪更大的市場份額。

三元電池與磷酸鐵鋰應用比較

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、長續航。商用車受到一定政策影響,純電動客車安全規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現,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,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,根據所對比出的數據得出的結論不是很準確。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。通過數據對比發現,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:這其實因為風冷數據過少,若是相同的電池系統,應該是自然冷卻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,車企對集成系統的重視度也會提高,汽車產品出現安全隱患,車企多會選擇召回,不僅需要大量財力,企業公信力也會受影響,所以安全性是車企研發的核心和基礎。

zui后,王芳建議在技術層面:

1、安全是*要素,產品的生產設計當中還是要以安全為*要素,要重視性能與安全的平衡。

2、應進一步提升動力電池系統集成水平,令其能夠與電動汽車發展速度匹配起來。

在產業層面:

1、應重視電池生產和使用過程中的一致性。

2、應進一步提升產能。

3、應重視電池的循環利用和產業協同發展。

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