國(guó)內(nèi)外新能源汽車動(dòng)力電池發(fā)展及供求現(xiàn)狀

    2.4國(guó)外新能源汽車車載鏗電池廠商及其產(chǎn)品供求現(xiàn)狀

    2012年起，各大車企都陸續(xù)上市了PHEV和HEV。PHEV方面，繼豐田2012年1月開(kāi)始銷售“普銳斯PHEV”之后，2012年秋季至2013年初，本田推出新款雅閣的PHEV款、福特推出C-VIAX Energin和Fusion Energi、沃爾沃上市V60 PHEV等。HEV方面，德國(guó)廠商開(kāi)始逐漸全面推出產(chǎn)品。2012年，寶馬上市ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3戴姆勒上市E400 Hybrid和E300 B1ueTEC Hybrid大眾上市“捷達(dá)混合動(dòng)力車”。

    與此同時(shí)，車載鏗離子充電電池市場(chǎng)也開(kāi)始形成，引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展的正是EV用鏗電池。這是因?yàn)橐匀债a(chǎn)的聆風(fēng)為首，三菱汽車的i-MiEV、豐田iQ、特斯拉的Model S和寶馬i3等配備鏗電池的EV相繼上市的結(jié)果。

    隨著電動(dòng)汽車全面投放市場(chǎng)，各家汽車廠商所使用的電池廠商陣容也變得豐富與明朗起來(lái)（圖2）。在車載鏗離子充電電池領(lǐng)域，除了獨(dú)立廠商韓國(guó)LG化學(xué)、三星和日立外，還有AESC，Lithium Energy Japan，Primearth EV Energy（PEVE）和Blue Energy等與汽車廠商合資成立的車載電池公司，并己向多家汽車廠商供貨。如，松下2012年起為福特的Fusion Hybrid和Fusion Energi分別供貨5 Ah單元和20. 5 Ah單元鏗離子充電電池；此外，松下還為特斯拉汽車的EV "Model S”和"Model X”供貨鎳鉆鋁酸鏗18650單體鏗電池。

    日本電池廠商?hào)|芝的車載鏗離子充電電池負(fù)極材料采用欽酸鏗，具有安全性高、壽命長(zhǎng)、低溫特性出色的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是單元的平均電壓只有2. 5 V左右，比以往的鏗離子充電電池低1 V以上。因此，配備200 } 400 V高電壓電池組的EV需要大量串聯(lián)電池單元，電池行業(yè)認(rèn)為“難以采用”。但實(shí)際上，該單元除了己經(jīng)用于三菱汽車的i-VIiEV和MINICAB MiEV的部分車型上，本田的“飛度EV”也己采用，因?yàn)樵撾姵氐腟OC即使在變動(dòng)較大的范圍內(nèi)使用也很少發(fā)生劣化，低溫特性較高、電池的極限值高等特點(diǎn)也適合EV使用。

    在獨(dú)立的日本廠商中，日立車輛能源除了為通用的HEV "Lacrosse”和“Regal”供貨外，還為日產(chǎn)新一代HEV供貨。

    美國(guó)廠商方面，美國(guó)A123Systems（被萬(wàn)向集團(tuán)收購(gòu)后更名8456 Systems）的鏗離子充電電池用于寶馬的ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3、美國(guó)菲斯克汽車的PHEV "Karma”以及新款EV "Spark EV”上。A123 Systems的鏗離子充電電池的特點(diǎn)是，正極材料采用磷酸鐵鏗（ LFP），向?qū)汃R供貨圓筒型單元，向菲斯克和通用供貨層壓型單元。

    隨著鏗電池產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，各公司在電池組設(shè)計(jì)方面的思想逐漸出現(xiàn)差異。豐田、日產(chǎn)和本田等日本廠商的電池組趨于采用空冷式，并盡量簡(jiǎn)化構(gòu)造從而降低成本，而歐美廠商大多傾向于采用水冷式，并以特定的小范圍管理單元的充電狀態(tài)和溫度。其中，德國(guó)廠商表現(xiàn)出了使單元容量和外形尺寸等標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)各車型通用的想法。而豐田等仍然堅(jiān)持認(rèn)為，不同車輛的配備空間各不相同，應(yīng)該從多種單元中選擇最合適的產(chǎn)品配備，實(shí)現(xiàn)單元的標(biāo)準(zhǔn)化比較難。

    3、我國(guó)動(dòng)力電池發(fā)展需克服的問(wèn)題

    我國(guó)目前車用動(dòng)力電池技術(shù)路線選擇的是與美國(guó)相同的磷酸鐵鏗路線，但鏗電池技術(shù)整體水平仍落后于美國(guó)、日本。例如日本電池平均能量密度要高出中國(guó)平均水平的30% } 40%，充電次數(shù)也能達(dá)到中國(guó)的幾倍。我國(guó)鏗離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚需克服以下問(wèn)題。

    （1）知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。磷酸鐵鏗的正極材料專利由美國(guó)德州大學(xué)Goodenough團(tuán)隊(duì)在1996年獲得。加拿大H-Q和Phostech則取得其獨(dú)家專利和商業(yè)授權(quán)。目前陸續(xù)發(fā)展出了敷碳、金屬氧化物包覆、納米化等改性和制備技術(shù)，藉此提高磷酸鏗鐵粉體的導(dǎo)電性，并派生出更多專利。因此，專利問(wèn)題是國(guó)內(nèi)磷酸鐵鏗制造企業(yè)難以避開(kāi)的問(wèn)題。

    （2）制造一致性問(wèn)題。電動(dòng)汽車所用的鏗電池都是串聯(lián)或并聯(lián)在一起，如果一致性問(wèn)題得不到有效解決，所生產(chǎn)的鏗電池也就無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于電動(dòng)汽車。

    （3）成組后安全性和壽命問(wèn)題。大功率充放電的大容量鏗離子動(dòng)力電池組，在苛刻的使用條件下更易誘發(fā)電池某個(gè)部分發(fā)生偏差，從而引發(fā)安全問(wèn)題。單體磷酸鐵鏗電池壽命可超過(guò)2 000次，但由上百塊單體電池串并聯(lián)后，整個(gè)電池組的壽命可能只有500次，必須使用電池管理系統(tǒng)（BMS）對(duì)電池組進(jìn)行合理有效的管理和控制。

    （4）高能量和高功率兼容問(wèn)題。鏗離子動(dòng)力電池雖然具有高能量密度，可使電動(dòng)汽車勻速行駛更長(zhǎng)時(shí)間，但卻存在著起動(dòng)時(shí)功率不夠，啟動(dòng)加速較慢的問(wèn)題。在電化學(xué)體系中只有超級(jí)電容器才能獲得非常高的充放電倍率（1 000 C），但其能量密度只有鏗電池的1 /20。若不輔以超級(jí)電容，尚無(wú)理想的高容量高功率動(dòng)力電池出現(xiàn)。

    （5）原材料篩選問(wèn)題。現(xiàn)在用于鏗電池生產(chǎn)的原材料不可能全部進(jìn)口，主要還是取自國(guó)內(nèi)。但是國(guó)內(nèi)的原材料要通過(guò)國(guó)際認(rèn)證，生產(chǎn)出的鋰電池才能被國(guó)際認(rèn)可，所以目前還需要解決在原材料認(rèn)證環(huán)節(jié)上所存在的一些問(wèn)題。