中国动力电池技术发展和产业化情况
动力电池是指容量在3安时以上的电池,目前泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的电池。我国动力电池产业的发展,很大程度上得益于我国工业消费品制造能力和工艺水平的快速提升。电子产品、电动工具、电动自行车等行业对化学电池需求的快速增长,有力地带动了国内动力电池、电机产业快速发展。同时,借助“973”计划、“863”计划等项目,我国政府对动力电池研发和产业化给予很大的支持。在长期发展过程中,我国电池行业形成了一定的技术积累,培养了一大批相关研发人才,与世界先进水平的差距明显缩小,为电动汽车的发展奠定了良好的市场基础。目前我国已经成为仅次于日本和韩国的第三大电池制造国。进入21世纪,我国电池尤其是大容量锂电池产业快速发展,功率密度从2002年的491瓦/千克提升到2008年的2500瓦/千克,增加了4倍多。
我国动力电池基本上形成了珠三角、长三角、京津唐和东北地区为主的生产格局,其中珠三角产能约7亿安时,占全国总产能1/3左右;长三角、东三省和京津唐产能均在3亿-4亿安时。四大区域基本形成了我国包括原材料、整车应用、电池集成等电池行业的全产业链。
可以作为车用的动力电池包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池、锌空电池、锌镍电池等,其中前三种的研究和应用最广泛。目前我国已有多家企业拥有相关核心技术,形成了相关产品系列。
锂离子动力电池是目前应用最广、发展势头最好的动力电池类型。锂离子动力电池一般由电池盖、正极、隔膜、负极、有机电解液或电解质以及电池壳六大部分构成,分为高容量和高功率两种类型,高功率动力电池主要用于混合动力汽车或电动车领域。我国研发和生产锂离子电池的企业约有600多家。
2010年中国每千瓦时锂电池组的生产成本为3400-5000元。C级电动汽车一般需要配备25千瓦时电池,电池成本为8.5万-12.5万元,导致电动汽车成本高于同级别汽油发动机汽车的成本。预计2020年,中国电池制造商成本将降低50%-60%,即1300-2000元/千瓦时。
除电池本身的质量,电池管理系统(BMS)也是影响电池性能和寿命的重要因素。BMS占电池系统总成本的20%-30%,其成本会随着电池产量的扩张而快速下降。BMS不仅通过电池充放电管理使续驶里程和电池循环次数实现最大化,而且可以依据温度、环境等变化对电池工作进行适应性调整。目前世界BMS处于发展初期,尚未形成技术格局。世界银行报告指出,“大部分西方制造商一直致力于在内部能力开发,中国企业今后也需要采取这一战略”;“凭借强大电子产业和极具竞争力的电池成本,中国未来会拥有优势。”