中國動力電池技術發展和產業化情況
動力電池是指容量在3安時以上的電池,目前泛指能夠通過放電給設備、器械、模型、車輛等驅動的電池。我國動力電池產業的發展,很大程度上得益于我國工業消費品制造能力和工藝水平的快速提升。電子產品、電動工具、電動自行車等行業對化學電池需求的快速增長,有力地帶動了國內動力電池、電機產業快速發展。同時,借助“973”計劃、“863”計劃等項目,我國政府對動力電池研發和產業化給予很大的支持。在長期發展過程中,我國電池行業形成了一定的技術積累,培養了一大批相關研發人才,與世界先進水平的差距明顯縮小,為電動汽車的發展奠定了良好的市場基礎。目前我國已經成為僅次于日本和韓國的第三大電池制造國。進入21世紀,我國電池尤其是大容量鋰電池產業快速發展,功率密度從2002年的491瓦/千克提升到2008年的2500瓦/千克,增加了4倍多。
我國動力電池基本上形成了珠三角、長三角、京津唐和東北地區為主的生產格局,其中珠三角產能約7億安時,占全國總產能1/3左右;長三角、東三省和京津唐產能均在3億-4億安時。四大區域基本形成了我國包括原材料、整車應用、電池集成等電池行業的全產業鏈。
可以作為車用的動力電池包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鎳鎘電池、鋅空電池、鋅鎳電池等,其中前三種的研究和應用最廣泛。目前我國已有多家企業擁有相關核心技術,形成了相關產品系列。
鋰離子動力電池是目前應用最廣、發展勢頭最好的動力電池類型。鋰離子動力電池一般由電池蓋、正極、隔膜、負極、有機電解液或電解質以及電池殼六大部分構成,分為高容量和高功率兩種類型,高功率動力電池主要用于混合動力汽車或電動車領域。我國研發和生產鋰離子電池的企業約有600多家。
2010年中國每千瓦時鋰電池組的生產成本為3400-5000元。C級電動汽車一般需要配備25千瓦時電池,電池成本為8.5萬-12.5萬元,導致電動汽車成本高于同級別汽油發動機汽車的成本。預計2020年,中國電池制造商成本將降低50%-60%,即1300-2000元/千瓦時。
除電池本身的質量,電池管理系統(BMS)也是影響電池性能和壽命的重要因素。BMS占電池系統總成本的20%-30%,其成本會隨著電池產量的擴張而快速下降。BMS不僅通過電池充放電管理使續駛里程和電池循環次數實現最大化,而且可以依據溫度、環境等變化對電池工作進行適應性調整。目前世界BMS處于發展初期,尚未形成技術格局。世界銀行報告指出,“大部分西方制造商一直致力于在內部能力開發,中國企業今后也需要采取這一戰略”;“憑借強大電子產業和極具競爭力的電池成本,中國未來會擁有優勢。”