我國新能源汽車截止2016年產銷規模已經實現了50多萬輛，開始主要是公交車用新能源汽車，后續出租車開始用新能源汽車。2015年其他乘用車開始發力，成為新能源汽車主要成分。中國新能源汽車到2020年產銷規模規劃是200萬輛，存量達到500萬輛。截止2016年底中國汽車產銷規模已經是2800萬輛了，存量是1.67億輛。以上數據表明，我國新能源汽車在汽車總體中，其體量太小。中國政府已經明確了新能源汽車是汽車大國走向強國的必由之路。必由之路的瓶頸是動力電池技術能不能突破？如果能突破，中國發展新能源汽車一定會成功。下面是筆者對中國發展汽車動力電池的使命、愿景、目標、技術路線的研究，供同行參考。

 

       一、動力電池在新能源汽車行業的地位

 

       對燃油汽車而言，發動機是汽車心臟。中國汽車落后于外國，主要是發動機技術落后。發動機難度大，技術迭代時間短，30多年來，由于外國的重重封鎖，

 

       我國采用的用市場換技術的路線，卻沒有換來高端發動機技術。中國是汽車產是銷大國，卻不是汽車強國。如果不能實現汽車強國的愿望，中國人將長期為外國企業打工。中國政府提出，發展新能源汽車的基本意圖是要改變目前的現狀，中國汽車工業必須要有新的面貌。

 

       但是，隨著環保要求越來越高，發動機技術水平也要求越來越高。中國在燃油汽車方面與外國技術距離是越來越大了，主要的指發動機技術的距離是越來越大。外國人絕不會不對中國人開放，燃油汽車的高端技術。于是，中國政府提出了要彎道超車，如何彎道超車？決定發展新能源汽車。

 

       能實現彎道超車嗎？能超！基本理由是，中國人與外國人在汽車動力電池方面都是新的。也就是說在動力電池上技術上，是中國人能不能實現彎道超車的關鍵，如果動力電池研發及生產上要比外國人能走得快一些，這個彎道超車就會成功。

 

       二、中國汽車動力電池發展歷程

 

       外國人的新能源汽車發展路徑是保持燃油汽車基本優勢為前提，這個前提對中國而言是屏障。中國發展新能源汽車上升到了國家戰略層面。中國的新能源汽車的基本特征是“純電驅動”。這一條與外國人的新能源汽車發展路線不同的技術路線。關鍵是要加快汽車動力電池的發展。

 

       中國對動力電池的研究起步于“十五”科技部電動汽車重點專項，當時主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池；

 

       到“十一五”的時候，主要是磷酸鐵鋰電池，應該說磷酸鐵鋰電池的發展支撐了中國“十二五”電動汽車的發展，應用有了磷酸鐵鋰電池，中國新能源汽車實現了產銷世界第一的規模。

 

       到“十二五”，研發轉向了三元鋰離子電池，三元鋰離子電池的比能量會達到180Wh/kg。目前開始推進三元鋰離子電池研發和應用。

 

       三、中國汽車動力電池技術現狀

 

       (1)產業現狀

 

       力神、比亞迪、光宇等企業已經進入到世界的前十的行列，國內開發的單體的技術水平與國外基本處于同一水平，產品的一致性方面與日韓企業還有差距。

 

       (2)比能量現狀

 

       ①慢充電池以三元材料的為主攻方向，負極材料為石墨為主，正極材料為三元材料的材料體系，其密度在110到180WH/Kg,有的已經做到兩百瓦時每公斤；

 

       ②快充電池以碳酸鋰的為主，密度基本上在90WH/Kg的水平。

 

       (3)鋰離子電池電芯形狀

 

       大致可分圓柱型、方型、和軟包聚合物型三大類。圓柱基本規格有：18650,21700。

 

       (4)成本現狀

 

       2016年電芯產品價格約1,600元/kWh左右(成本約1,200元/kWh)，電池組價格大都在2,400～2,500元/kWh之間(成本約1,800～1,900元/kWh)。

 

       但是目前動力電池產品性能、質量和成本仍然難以滿足新能源汽車推廣普及需求，尤其在基礎關鍵材料、系統集成技術、制造裝備和工藝等方面與國際先進水平仍有較大差距。

 

       四、中國發展汽車動力電池的使命

 

       需要指出的，發展清潔能源汽車(天然氣汽車，發展混合動力汽車，發展甲醇汽車等)是不可能使中國成為世界汽車強國的。必由之路是意思是，只有這一條路。中國要成為汽車強國，是中國人夢想。如何實現汽車強國？專家(學者)見解比較多。習近平在上海汽車集團考察時強調，發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，要加大研發力度，認真研究市場，用好用活政策，開發適應各種需求的產品，使之成為一個強勁的增長點。

 

       習主席對發展新能源汽車提出具體要求，使之成為一個強勁的增長點。這里提到“開發適應各種需求的產品”。目前產品功能離客戶需求的距離較遠。其中一個關鍵的指標，一次充電持續里程還是燃油汽車二分之一，如新能源公交車持續里程有200公里，乘用車300公里，卻是很高的指標了。

 

       目前新能源汽車要適應需求，其中里程是基本指標。這里關鍵是動力電池比能量指標。發展高能量密度的汽車動力電池，是發展新能源汽車最中心環節的工作。

 

       中國發展新能源汽車不是為爭一個“強”字，中國發展汽車動力電池的使命，必須壓確保中國新能源汽車成為世界強國，必須要支撐中國新能源汽車成為中國經濟一個強勁的增長點。

 

       可以歸納一句話：發展新能源汽車是建設汽車強國的必由之路，動力電池要先行。

 

       五、中國發展汽車動力電池的愿景

 

       (1)2018年前保障高品質動力電池供應：大力推進新型鋰離子動力電池研發和產業化，

 

       (2)2020年實現大規模應用：動力電池行業總產能超過1000億瓦時，形成產銷規模在400億瓦時以上、具有國際競爭力的龍頭企業。

 

       (3)到2020年正負極、隔膜、電解液等關鍵材料及零部件達到國際一流水平，形成具有核心競爭力的創新型骨干企業。

 

       (4)到2025年新體系動力電池基礎研究，實現新的突破。

 

       六、中國發展汽車動力電池基本目標

 

       (1)2018年前的基本目標：

 

       a)沒有安全焦慮、沒有里程焦慮;

 

       b) 高品質動力電池供需平衡;

 

       c)來年的成本與2016年相比，下降40%。

 

       (2)2020年實現目標：

 

       a)新型鋰離子動力電池單體比能量超過300瓦時/公斤；

       

       b)系統比能量力爭達到260瓦時/公斤,，使用環境達-30℃到55℃，可具備3C充電能力；

 

       c)成本降至1元/瓦時以下,動力電池行業總產能超過1000億瓦時，形成產銷規模在400億瓦時以上、具有國際競爭力的龍頭企業。

 

       (3)2025年實現目標：

 

       a)單體比能量達500瓦時/公斤；

 

       b)智能化生產制造和一致性控制水平顯著提高;

 

       c)產品設計和系統集成滿足功能安全要求,實現全生命周期的安全生產和使用。

 

       七、中國發展汽車動力電池技術路線

 

       (1)正負極、隔膜、電解液等關鍵材料及零部件均衡協調發展：

 

       a)正極材料由目前磷酸鐵鋰向三元(鎳鈷錳酸鋰)材料方向推進，無疑高鎳的三元材料會成為研發和產業化的熱點；

 

       b)負極由目前石墨材料向硅碳材料方向推進，與石墨負極材料相比，石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅負極的理論能量密度達4200mAh/g，超其10倍，目前有企業的硅碳負極材料實現了600mAh/g了；

 

       c)電解液向高溫、高電壓、高阻燃方向推進；

 

       d)極耳能滿足20C倍率以上的持續放電要求，達到少發熱，確保電池熱不失控的關鍵零部件電池材料實現大規模的應用。

 

       八、總結

 

       a)中國動力電池企業的使命是為中國新能源汽車發展提供基礎性、關鍵性、高品質的動力源總成件，肩負著必由之路開拓者的責任；

 

       b)中國動力電池企業的愿景是成為世界一流動力電池研發和提供商；

 

       c)中國動力電池企業的技術路線是起步于鉛酸電池、追趕于鎳氫電池和錳酸鋰電池、上規模應用于磷酸鐵鋰電池、將領先于三元電池，向燃料電池發起總攻，搶占固體電池(終極電池)的最高峰。

 

       作者系湖北省汽車工程汽車學會副秘書長