鉅大LARGE | 點擊量：396次 | 2023年09月01日
動力電池發(fā)展面對六大挑戰(zhàn)
對在我國不久前新能源客車又燃起了一把火，并且造成一人死亡的事件，中國北方車輛研究所動力電池試驗室主任王子冬表達了自己的擔(dān)憂：我國目前鋰電池生產(chǎn)企業(yè)有2000到3000家，在核心技術(shù)缺乏下，在動力電池供不應(yīng)求下，許多企業(yè)開始生產(chǎn)動力電池。但是，動力電池和傳統(tǒng)的鋰電池在制造技術(shù)上，完全是兩回事。
電動汽車安全再成焦點動力電池發(fā)展面臨六大挑戰(zhàn)
以下是王子冬發(fā)言實錄：
動力電池已成為我國電動汽車戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸技術(shù)。目前我國電池研究和生產(chǎn)企業(yè)眾多，但總體實力不強，產(chǎn)業(yè)鏈條不完整，還面臨著國外企業(yè)進入中國給我們造成的壓力，在這樣一個狀態(tài)下，我們?nèi)绾螒?yīng)對？
我們需要對前進中的深層次問題進行深入研究和系統(tǒng)思考，重點突破、穩(wěn)步推進。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
社會各方科研力量需共同努力，以支撐我國動力電池產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造機遇。
勝出者往往不是因為能力，而是觀念。我們整個產(chǎn)業(yè)遇到的壓力：
全球鋰離子電池企業(yè)前4強分別是三星SDI、松下、LG化學(xué)和索尼，其中三星SDI已經(jīng)超越松下而成為全球第一。從數(shù)據(jù)可以看到，三星SDI一家企業(yè)的產(chǎn)銷量幾乎相當(dāng)于中國前10強的總和。
中國前10強企業(yè)的產(chǎn)銷量總占比為78%左右，這也是與全球表現(xiàn)明顯不同之處。一個毋庸置疑的事實是：中國企業(yè)普遍缺乏規(guī)模優(yōu)勢，且未來一段時間內(nèi)這種狀況恐較難改變。在規(guī)模效益不足的情況下如何維持自身的生存與發(fā)展，是擺在中國企業(yè)面前的一道亟待解決的課題。
出現(xiàn)這種狀況的原因之一是：國內(nèi)動力電池企業(yè)與電動汽車企業(yè)的關(guān)系過于松散，相互的忠誠度不夠，電動汽車企業(yè)對待動力電池企業(yè)只當(dāng)作零部件供應(yīng)商，認(rèn)為是可以有多種選擇的。在這種情況下動力電池企業(yè)不愿意為電動汽車企業(yè)開發(fā)合適的動力電池。
動力電池企業(yè)需要和電動汽車企業(yè)同步成長和發(fā)展，缺一不可。這些可以從國外企業(yè)和電池企業(yè)形成緊密的研發(fā)共同體就可以看出，這些企業(yè)在動力電池上不是簡單的買賣關(guān)系，而是戰(zhàn)略同盟研發(fā)關(guān)系。而我們國家，現(xiàn)在整車廠還把電池企業(yè)作為一個供應(yīng)商來看待。
挑戰(zhàn)1、決定電動車前途的不是成本，是效率
制約純電動車普及的最主要瓶頸，其實不是續(xù)航里程，因為多裝電池，續(xù)航里程就高了，像特斯拉那樣；也不是成本，隨著普及程度的提高，成本終究有辦法降下來，像亨利·福特的流水線之于汽車那樣；決定一項新技術(shù)最終能否得到普及的，是效率。
這里指的不僅是能量轉(zhuǎn)化效率，這方面純電動是很高的，比傳統(tǒng)內(nèi)燃機高多了。是使用效率，目前純電動車的比較好的充電水平，也只能做到20分鐘充電80%（續(xù)航大約100-120公里）；假設(shè)平均車速是60km/h，也就是說，每開2小時車就要停下來充20分鐘電！實際上，即使到處都是充電樁，你也不大可能隨到隨充，難免要排個隊，假設(shè)前面有2輛車，那么你就要等1個小時。這樣的效率，是無法作為日常交通工具使用的！
所以，在充電一次的行駛里程在200km以下的電動車，如果不能解決電動車能量快速補充問題，即使充電樁普及了，純電動車也無法完全替代傳統(tǒng)汽車，它也只能作為一種補充，適用于短距離移動。
解決的途徑：減輕重量，降低能耗；加大電池組能量；加裝增程器；加裝高效太陽能發(fā)電板，補充部分能量；更換電池組。
挑戰(zhàn)2、電動車動力電池遭遇低溫充電難
目前的電動車，特別是電動公交車、電動出租車、私人電動車等大部分使用的是鋰電池。北京、青島、長春、唐山、包頭的新能源汽車示范運行工作，都不同程度遇到了冬季充電困難的問題，使得冬季電動公交車的運力下降，很難保證正常運行。問題分為兩個層面：
一是低溫環(huán)境下電池性能下降，好一點的下降10-15%，差一點的下降35%，這與材料狀態(tài)、電池結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、外殼結(jié)構(gòu)、熱管理系統(tǒng)功能有關(guān)；
二是低溫充電容易產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象，發(fā)生不可逆反應(yīng)，使得電池容量和能量大幅度下降。嚴(yán)重的鋰枝晶會刺穿隔膜，使電池短路，發(fā)生安全事故。
挑戰(zhàn)3、成本：動力電池組的成本
就目前的電池生產(chǎn)技術(shù)來說進行電芯成本分析：
1、100Ah磷酸鐵鋰電池材料成本：
正極材料0.8kg-100元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、加工費55元，合計300元，相當(dāng)于：0.938元/Wh；
2、100Ah三元材料鋰電池的材料成本：
正極材料0.7kg-100元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、加工費55元，合計300元，相當(dāng)于：0.834元/Wh；
3、100Ah錳酸鋰材料電池的材料成本：
正極材料0.95kg-88元、負極材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、電解液0.5kg-40元、外殼40元/套、加工費55元，合計288元，相當(dāng)于：0.78元/Wh。
電芯其它成本內(nèi)涵：
設(shè)計費、測試費、模具費、開發(fā)費；
材料利用率、原材料采購成本、產(chǎn)品合格率；
設(shè)備折舊費、財務(wù)費用、銷售費用、管理費、人員培訓(xùn)費；
稅費、職工福利、保險費、企業(yè)利潤。
目前由于批量小，各種費用攤銷后電芯成本就變成2元/Wh以上了。
電池組的成本：
技術(shù)開發(fā)費用。
電池組有冬季充電加溫系統(tǒng)，有夏天工作時要散熱的系統(tǒng)，有使用中抗振動結(jié)構(gòu)，有下雨天防水結(jié)構(gòu)，有事故中防沖擊結(jié)構(gòu)，有連接的可靠性設(shè)計，有BMS可靠性設(shè)計。
系統(tǒng)增加的部件費用。
電池組有安裝方便性考慮，有維修檢查的方便性結(jié)構(gòu)；
性能測試費、可靠性考核費；
設(shè)備折舊費、人員培訓(xùn)費、產(chǎn)品的運輸費；
財務(wù)費用、銷售費用、管理費、稅費、福利費、保險費、企業(yè)利潤。
企業(yè)的隱形成本。
加起來電池組的成本就變成3元/Wh以上了。
挑戰(zhàn)4、安全性
動力電池的安全對于電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。近年來，隨著各種節(jié)能與新能源汽車試點和實際運營數(shù)量的增多，安全事故時有發(fā)生，事故的分布從縱向看：在加工、制造、化成擱置、運輸、測試、使用、充電維護、回收各個環(huán)節(jié)上，都出現(xiàn)過問題。
從橫向看：國內(nèi)外在手機、電腦、電動自行車、電動摩托車、電動轎車、電動公交車、混合動力車等領(lǐng)域應(yīng)用過程中，也都出現(xiàn)過問題。目前動力電池出現(xiàn)問題多數(shù)是在充電時發(fā)生，低溫充電增加了出現(xiàn)問題的概率。如何提高動力電池的可靠性與安全性成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的焦點。
挑戰(zhàn)5、長壽命使用。所謂的電池一致性、可靠性
1）生產(chǎn)過程中對電池一致性的控制能力，這可以通過自動化生產(chǎn)設(shè)備和“正確的生產(chǎn)工藝”得以控制（尋找到能夠控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝方法這點很重要）。另外電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計要符合大規(guī)模機械化生產(chǎn)設(shè)備的要求。
2）使用過程中對電池一致性的控制能力也很重要。
A.合理的電池結(jié)構(gòu)減少低溫環(huán)境下的電池自身溫度不平衡；
B.采用盡可能減小電池接觸電阻的連接方式，提高電池組的功率性能，同時減少電池的局部溫升；
C.注重每一個電池表面的冷卻效果，選擇科學(xué)、合理的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，使整個電池組的溫度場得以均勻，以保證電池組在低溫環(huán)境中使用過程中的環(huán)境一致性。對于電池系統(tǒng)一致性問題，目前存在的比較明顯的誤區(qū)：
認(rèn)為電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該把電池的一致性做到±1%的范圍內(nèi)，其實電池企業(yè)提供給整車企業(yè)的動力電池，一致性是可以控制在這個范圍里的，但是為什么成組后的一致性相差了10%？
問題就出在了成組和集成過程中，溫度的不一致，導(dǎo)致了電池在工作中效率的不同，造成電池出現(xiàn)了不一致。
另外，電池組的充電方法不合理也會產(chǎn)生比較大的影響。
挑戰(zhàn)6、電動車開發(fā)、使用、推廣的商業(yè)模式？
電動汽車沒有像電動自行車、移動電話那樣為你的用戶提供出超值享受，或者為用戶解決了難題，也就是沒有體現(xiàn)出用戶的附加值，用戶最關(guān)心使用電動車需要有什么功能。
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