全球動力鋰離子電池產業布局與規劃分解

美國能源部所屬的能源效率及可再生能源辦公室公布了電動車無處不在大挑戰，重點支持使用于插電式混合動力汽車的鋰電池技術研發。

國家層面動力鋰離子電池發展規劃

1.1美國動力鋰離子電池國家規定

美國能源部所屬的能源效率及可再生能源辦公室公布了電動車無處不在大挑戰(圖1)，重點支持使用于插電式混合動力汽車的鋰電池技術研發。

圖1電動車無處不在大挑戰設置的動力鋰離子電池系統技術指標

1.二日本動力鋰離子電池國家規定

日本經濟產業省的報告中提出了車用動力鋰離子電池的功率密度、能量密度及成本的目標值(圖2)。

圖二日本經濟產業省設置的動力鋰離子電池系統相關參數目標值

緊接著，日本經濟產業省下屬的新能源與工業技術開發組織于2013年公布了二次電池技術路線圖2013，提出了更為具體明確的電動車用及固定式用二次電池的技術指標(表1)。

表一日本車用動力鋰離子電池的緊要技術指標

1.3德國動力鋰離子電池國家規定

德國制定了國家電驅動平臺計劃，通過電池燈塔研發項目推動在動力鋰離子電池范疇建立單體電池及電池系統的加工量力，并提出了動力鋰離子電池系統緊要性能參數(20142020)(圖3)。

圖3德國電驅動平臺設置的動力鋰離子電池系統技術指標

1.4韓國動力鋰離子電池國家規定

韓國知識經濟部支持的世界首要材料項目涉及純電動車和儲能兩大使用范疇。引導綠色社會的二次電池技術研發項目，下設鋰電池關鍵材料、使用技術研究(針對儲能及純電動車范疇)、評價與探測基礎設施、下一代電池研究-2020電池計劃4個子項目，以期在韓國打造完善的動力鋰離子電池產業鏈。

1.5我國動力鋰離子電池國家規定

科技部公布了第十二個五年計劃電動車重大項目(20112015)(圖4)。

圖4我國科技部電動車重大項目動力鋰離子電池研公布局

國務院公布的節能與新能源汽車國家規劃(20122020)，重點支持動力鋰離子電池的產業化和電池模塊的標準化(圖5)。在國家第十三個五年計劃中設立了新能源汽車重點研發專項(20162020)，支持高性能動力鋰離子電池的研發。

圖5我國節能與新能源汽車規劃設置的動力鋰離子電池模塊相關參數指標

動力鋰離子電池產業發展概況

目前世界范圍內形成了動力鋰離子電池研發和產業化的三個聚集區域，分別位于德國、美國和中日韓所在的東亞地區。隨著動力鋰離子電池產量規模的張大，動力鋰離子電池價格將呈現快速下降的趨勢(圖6)。

圖6全球動力鋰離子電池系統價格的變化趨勢

國際動力鋰離子電池發展概況

國際主流電池公司量產的動力鋰離子電池產品相關信息如表2所示。

表2國際主流電池公司量產的動力鋰離子電池產品相關信息

總體而言，從使用于純電驅動車輛范疇看，國外動力鋰離子電池公司量產配套的大容量動力鋰離子電池產品的能量密度大多為110~180(Wh)/kg;小容量動力鋰離子電池產品的能量密度可達

230~250(Wh)/kg;快充型鋰離子動力鋰離子電池則以鈦酸鋰電池為代表產品，能量密度達到了89(Wh)/kg。

我國動力鋰離子電池發展概況

通過3個五年計劃的大力支持，動力鋰離子電池的材料體系選擇呈現多元化，其變化趨勢如圖7所示。

圖7我國動力鋰離子電池技術路線多元化的變化趨勢

目前已形成了完善的鋰離子動力鋰離子電池產業鏈體系，掌握了動力鋰離子電池的配方設計、結構設計和制造工藝技術，加工線逐步從半自動中試向全自動大規模制造技術過渡。

目前，我國形成了珠江三角洲、長江三角洲、中原地區和京津區域為主的四大動力鋰離子電池產業化集中區域。我國主流動力鋰離子電池公司產量統計如表3所示。

表3我國主流動力鋰離子電池公司產量統計

我國動力鋰離子電池產業將來發展趨勢(至2020年)

正極材料：正極材料綜合性能比較如表4。緊要以錳酸鋰尖晶石型材料，以鎳鈷錳、鎳鈷鋁為代表的層狀材料，以及以磷酸鐵鋰為代表的橄欖石型結構材料為主。

表4正極材料綜合性能比較

負極材料：正極材料綜合性能比較如表5。石墨類材料依然是主流的選擇。合金類(如硅碳)和鈦酸鋰材料也是當前及今后一段時間產業化及使用的重點方向。

表5負極材料綜合性能比較

隔膜材料：聚烯烴材料是主流的選擇，包括聚丙烯及聚乙烯兩大類產品，緊要有單層膜和復合膜。同時發展對隔膜材料表面進行改性解決的技術。

電解液：六氟磷酸鋰仍舊是市場主流產品。同時，一些新型的鋰鹽在市場上出現并得到了初步的使用(如雙氟磺酰亞胺鋰鹽)。

動力鋰離子電池2020年預期實現產業化的材料體系及單體電池技術指標如表6所示。

表6動力鋰離子電池預期實現產業化的材料體系及單體電池技術指標(2020年)

我國動力鋰離子電池產業化發展面對的問題

1)設備及材料與國外的差距。產業鏈已初具規模，但結構仍不完善，部分核心裝備及原材料還完全依靠進口。

2)動力鋰離子電池系統集成技術與實用化的差距。缺乏機械、電與熱融為一體的鋰電池系統設計優點，以及深入的電池管理系統及電子控制技術研發能力。

3)動力鋰離子電池系統評價力度及深度不夠。考核力度及完整性還有很大欠缺，示范運營代替了部分動力鋰離子電池系統的臺架實驗和整車考核實驗。

4)動力鋰離子電池市場競爭加劇。

結論

動力鋰離子電池近幾年在產業化方面發展迅速，有力地支撐了電動車產業的發展。新型鋰電池及相關材料技術得到了高度關注，可以預期相關技術將取得長足進步并實現規模使用。動力鋰離子電池將隨著電動車的快速發展，迎來爆發上升的黃金期。

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