今朝铿荡子电池的重要临盆国事日本、韩国和中国。个中，日本和韩国占全球动力电池市场近70 %，主如果因为其专业分工明白，行政壁垒较少，整车厂和体系集成商的体系集成才能远高于中国纯电动汽车临盆商。

　　新能源汽车动力电池体系开辟涉及材料、化学、机械、热力学、传热学、流体力学、电学、体系与控制多个学科，其关键技巧包含电池组配技巧、热治理技巧、电能治理技巧和安然治理技巧等。车用动力电池体系技巧己成为电动汽车走向普及的瓶颈，须要大年夜材料开辟、电池设计、临盆制造、体系集成、贸易模式等多方面进行摸索和冲破。

　　1、新能源汽车动力电池的分类
　　在动力电池正极材料家当范畴，中、日、韩、美动力电池企业采取不合的材料体系；中国企业以磷酸铁铿为主，日韩企业以锰酸铿和三元材料为主。猜测到20巧年三元材料在正极资估中的┞芳比将上升至35 %锰酸铿占比将上升至30%，而钻酸铿将降低至25% 。
　　新能源汽车动力电池可以分为蓄电池和燃料电池两大年夜类，蓄电池用于纯电动汽车（EV），混淆动力电动汽车（HEV）及插电式混淆动力电动汽车（PHEV）；燃料电池专用于燃料电池汽车（FaV）。
　　1.1蓄电池
　　蓄电池在纯电动汽车中是驱动体系独一动力源，重要有镍锅、镍氢和铿荡子电池等。今朝，铿荡子电池处于高速成长阶段，在诸如日产Leaf、丰田单锐斯plug-in、特斯拉Model S、通用Volt、福特Focus EV以及宝马i3等新能源汽车上都采取铿荡子电池。此外，铿资本较为丰富，价格也不贵，可以说铿荡子电池是蓄电池中今朝最被市场看好的动力电池。4类蓄电池的机能比较见图1。

　　1.2燃料电池
　　燃料电池是燃料与氧化剂经由过程电极反竽暌功将其化学能直接转化为电能的装配。燃料电池不须要充电，具有比能量高、应用寿命长、保护工作量少以及能持续大年夜功率供电等长处。别的，燃料电池汽车可达到与燃油汽车雷同的续驶里程。
　　根据电解质的不合，燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、溶融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池5类。今朝，质子交换膜燃料电池在燃料电池汽车中的应用较多，是将来新能源汽车动力电池范畴极具竞争力的电池类型。

　　因为不合类型新能源汽车中，车用动力电池的应用方法有较大年夜差别，是以对于其机能请求有较大年夜差别。HEV有汽油发念头作为动力来源，更强调加快机能和爬坡才能，是以更重视电池的比功率（请求高达800一1 200 W / kg）；PHEV和EV完全以电池作为动力，更强调充电后的续驶才能，因而更存眷电池的比能量（请求达到100一160 Wh/kg）（见表1）。

　　因为各自机能、材料、成本等存在明显差别，是以不合类型动力电池的应用前景不合。今朝技巧最成熟的是镍氢动力电池，但贸易化最成功的是铿荡子电池，燃料电池则被广泛视作远期目标。
当前，动力电池类别中增长最快的是铿电池。2012年以来，铿电池行业保持高速增长并加快了对传统电池的替代。业内估计，铿电池的增长速度依然能保持年均近25%且成本会赓续降低。
　　近几年来，燃料电池技巧也己取得了重大年夜进展。丰田、现代研发的燃料电池车也己处于上市的前夕。在国内，上汽集团的燃料电池车处于领先地位。2010年上海世博会时代该车型被用作高朋接待用车。2011年，在德国柏林举办的第十一届必比登挑衅赛上，上汽集团在燃料电池汽车组拉力赛中位列总分第三，仅次于丰田和奥迪。
今朝，国表里燃料电池的技巧近况见表2。

　　截止2014年8月，各大年夜车企的燃料电池车尚处于实验验证状况，还未竽暌剐一款燃料电池趁魅真正量产上市。下文将以市场上成长较快的铿动力电池为例，对其家当化近况进行分析。
2.1新能源汽车动力电池主流:铿荡子电池

　　跟着电动汽车周全投放市场，各家汽车厂商所应用的电池厂商声威也变得丰富与晴明起来（图2）。在车袈湄铿荡子充电电池范畴，除了自力厂商韩国LG化学、三星和日立外，还有AESC，Lithium Energy Japan，Primearth EV Energy（PEVE）和Blue Energy等与汽车厂商合伙成立的车袈湄电池公司，并己向多家汽车厂商供货。如，松下2012年起为福特的Fusion Hybrid和Fusion Energi分别供货5 Ah单位和20. 5 Ah单位铿荡子充电电池；此外，松下还为特斯拉汽车的EV "Model S”和"Model X”供货镍钻铝酸铿18650单体铿电池。
在现有的新能源汽车动力电池中，铿荡子电池临盆成本相对较低，反复充电应用异常便利，比拟其他可携带能源具有更高的成本优势。是以，这类电池成为了今朝最受迎接的动力源（见表3）。

　　2.2铿荡子动力电池家当近况
　　近年来，我国新能源汽车中应用铿荡子电池比例赓续升高，铿电池市场空间广阔。按照新能源汽车成长筹划路线，2015年国内纯电动汽车销量达到50万辆，混淆动力占全部汽车销量的30 % ； 2020年，纯电动汽车将冲破500万辆，以混淆动力为代表的节能汽车达到全部汽车销量的75 %。
　　2.3铿荡子动力电池技巧成长趋势
　　铿荡子动力电池重要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔阂4部分构成就见表4）。

　　当前正在应用和开辟的铿电池正极材料重要包含钻酸铿、镍钻酸铿、镍锰钻三元材料，尖晶石型的锰酸铿，橄榄石型的磷酸铁铿等。根据正极材料分类成长铿荡子动力电池路线重要有3条:改性锰酸铿、三元材料和磷酸铁铿。今朝钻酸铿依然是小型铿电范畴正极材料的主力，重要用于传统3C （Computer， Communication和Consumer E-lectronic）范畴等；三元材料和锰酸铿重要用于电动对象、电动自行车和电动汽车等范畴，在日本与韩国其作为动力电池的技巧较成熟；磷酸铁铿重要在国内的动力电池范畴应用，别的还用于基站和数据中间储能、家庭储能、风光电储能等范畴。
　　铿电池产品技巧的成长将出现如下趋势。
　　（1）钻酸铿将逐渐被三元材料替代。三元材料综合了钻酸铿、镍酸铿和锰酸铿三类材料的长处，具有价格优势。固然特斯拉旗下首款车型Roadster推出时应用的是18650钻酸铿电池，但其第二款量产车型Model S应用的是松下定制的三元材料电池，即镍钻铝三元正极材料电池。钻酸铿电池成本高的特点在特斯拉前后两款车型的比较中表示得十分明显。Model S应用的电池数量达到8 000节以上，比Roadster赶过1 000多节，然则成本却降低了30%。今朝，高机能动力铿电池用NCM三元材料己在国外大年夜量应用，但中国企业尚无量产产品出现。
　　与此同时，车袈湄铿荡子充电电池市场也开端形成，引领市场成长的┞俘是EV用铿电池。这是因为以日产的聆风为首，三菱汽车的i-MiEV、丰田iQ、特斯拉的Model S和宝马i3等配备铿电池的EV接踵上市的结不雅。

　　（2）锰酸铿占比将上升。相对于钻酸铿正极材料，锰酸铿具有原料丰富、价格低廉及无毒性等长处。层状锰酸铿LiMnO:用作铿荡子电池正极材料的缺点是固然容量很高，但在高温下不稳定，并且在充放电过程中易向尖晶石构造改变，导致容量衰减过快。锰酸铿材料的应用集中在花费类电池市场，动力电池以电动自行车电池为主。
　　（3）磷酸铁铿仍存较大年夜技巧进步空间。磷酸铁铿正极材料的低温机能和倍率放电己经可以达到钻酸铿的程度，今朝同样是有欲望的动力电池材料。然则受制于技巧瓶颈，磷酸铁铿电池一致性和单位能量密度较低。在国内，己有较为成熟的磷酸铁铿储能体系，但今朝中国磷酸铁铿材料家当化的成长仍低于蓬勃国度的程度。
　　2.4国外新能源汽车车袈湄铿电池厂商及其产品供求近况
　　2012年起，各大年夜车企都陆续上市了PHEV和HEV。PHEV方面，继丰田2012年1月开端发卖“普锐斯PHEV”之后，2012年秋季至2013岁首年代，本田推出新款雅阁的PHEV款、福特推出C-VIAX Energin和Fusion Energi、沃尔沃上市V60 PHEV等。HEV方面，德国厂张开端逐渐周全推出产品。2012年，宝立时市ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3戴姆勒上市E400 Hybrid和E300 B1ueTEC Hybrid大年夜众上市“捷达混淆动力车”。

　　日本电池厂商东芝的车袈湄铿荡子充电电池负极材料采取钦酸铿，具有安然性高、寿命长、低温特点出色的特点。缺点是单位的平均电压只有2. 5 V阁下，比以往的铿荡子充电电池低1 V以上。是以，配备200 } 400 V高电压电池组的EV须要大年夜量串联电池单位，电池行业认为“难以采取”。但实际上，该单位除了己经用于三菱汽车的i-VIiEV和MINICAB MiEV的部分车型上，本田的“飞度EV”也己采取，因为该电池的SOC即使在更改较大年夜典范围内应用也很少产生劣化，低温特点较高、电池的极限值高等特点也合适EV应用。

　　2、新能源动力电池家当技巧概况
　　在自力的日本厂商中，日立车辆能源除了为通用的HEV "Lacrosse”和“Regal”供货外，还为日产新一代HEV供货。
　　美国厂商方面，美国A123Systems（被万向集团收购后改名8456 Systems）的铿荡子充电电池用于宝马的ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3、美国菲斯克汽车的PHEV "Karma”以及新款EV "Spark EV”上。A123 Systems的铿荡子充电电池的特点是，正极材料采取磷酸铁铿　（ LFP），向宝马供货圆筒型单位，向菲斯克和通用供货财揭捉型单位。
　　跟着铿电池产品的研发与应用，各公司在电池组设计方面的思惟逐酱竽暌箍现差别。丰田、日产和本田等日本厂商的电池组趋于采取空冷式，并尽量简化构造大年夜而降低成本，而欧美厂商大年夜多偏向于采取水冷式，并以特定的小范围治理单位的充电状况和温度。个中，德国厂商表示出了使单位容量和外形尺寸等标准化，大年夜而实现各车型通用的设法主意。而丰田等仍然保持认为，不合车辆的配备空间各不雷同，应当大年夜多种单位中选择最合适的产品配备，实现单位的标准化比较难。

　　3、我国动力电池成长需克服的问题
　　我国今朝车用动力电池技巧路线选择的是与美国雷同的磷酸铁铿路线，但铿电池技巧整体程度仍落后于美国、日本。例如日本电池平均能量密度要赶过中国平均程度的30% } 40%，充电次数也能达到中国的几倍。我国铿荡子电池家当成长尚需克服以下问题。
　　（1）常识产权问题。磷酸铁铿的┞俘极材料专利由美国德州大年夜学Goodenough团队在1996年获得。加拿大年夜H-Q和Phostech则取得其独家专利和贸易授权。今朝陆续成长出了敷碳、金属氧化物包覆、纳米化等改性和制备技巧，藉此进步磷酸铿铁粉体的导电性，并派生出更多专利。是以，专利问题是国内磷酸铁铿制造企业难以避开的问题。
　　（2）制造一致性问题。电动汽车所用的铿电池都是串联或并联在一路，如不雅一致性问题得不到有效解决，所临盆的铿电池也就无法大年夜范围应用于电动汽车。
　　（3）成组后安然性和寿命问题。大年夜功率充放电的安闲量铿荡子动力电池组，在苛刻的应用前提下更易诱发电池某个部分产生误差，大年夜而激发安然问题。单体磷酸铁铿电池寿命可跨越2 000次，但由上百块单体电池串并联后，全部电池组的寿命可能只有500次，必须应用电池治理体系（BMS）对电池组进行合理有效的治理和控制。
　　（4）高能量和高功率兼容问题。铿荡子动力电池固然具有高能量密度，可使电动汽车袈淙速行驶更长时光，但却存在着起动时功率不敷，启动加快较慢的问题。在电化学体系中只有超等电容器才能获得异常高的充放电倍率（1 000 C），但其能量密度只有铿电池的1 /20。若不辅音超等电容，尚无幻想的高容量高功率动力电池出现。
　　（5）原材料筛选问题。如今用于铿电池临盆的原材料弗成能全部进口，重要照样取自国内。然则国内的原材料要经由过程国际认证，临盆出的锂电池才能被国际承认，所以今朝还须要解决在原材料认证环节上所存在的一些问题。
　　在燃料电池方面，要实现其家当化，必须使其产生的电力成本（当前为49美元//kW）低于或接近化石燃料的价格（30美元//kW）。除电池关键组件的优化和组装等基本层面的难题外，还须要克服如下一些制约燃料电池家当化的技巧壁垒。
　　（1）贵金属成本。燃料电池家当化后，其临盆会导致贵金属的资本缺乏问题。而当前研发的替代型催化剂和多元催化剂还远远达不到家当化的技巧请求。（2）燃料电池堆的稳定性。车用燃料电池体系的运行寿命与国际程度还有很大年夜差距，且燃料电池堆的低温机能还有待进步。（3）燃料电池家当化的基本举措措施必须建立和完美。在解决成本和机能稳定性问题后，还须建立一个可保持运转的液态氢技巧举措措施收集。当前我国氢燃料补给站仅60座阁下，在氢能范畴，我国缺乏构造筹划，资金投入不足，且没有制订清楚的路线图和时光表。（4）进一步加大年夜当局支撑力度。国度应持续加大年夜对燃料电池研究机构的搀扶和看重，并鼓励和引导有实力的企业进入燃料电池行业，并应用本钱和当局投资的带动效应，引起平易近间和国际本钱的跟进，周全进入燃料电池家当。