1.1.1　动力电池技术现状

动力电池是新能源汽车电源系统的核心部件之一，目前广泛使用的车载动力电池主要有铅酸电池、镍镉（Ni-Cd）电池、镍氢（Ni-MH）电池、锂离子电池等。其中锂离子动力电池作为新型可充放电电池，具有能量密度高、单体电压高、自放电率低、无记忆效应、循环特性好、充电效率高、工作温度范围宽、循环寿命长等优点。目前，锂离子动力电池成为新能源汽车应用中最有潜力的选择之一。

根据正极材料类型不同，锂离子动力电池可分为三元动力电池（LiNiMnCoO2，NCM）、镍钴铝酸锂动力电池（LiNiCoAlO2，NCA）、磷酸铁锂动力电池（LiFePO4）和锰酸锂动力电池（LiMn2O4）等。其中，依据镍、钴、锰3种元素的摩尔比将NCM动力电池再分为（NCM）333和（NCM）523两种。不同材料类型的锂离子电池特性参数如表1-1所示。

表1-1　不同材料类型的锂离子电池特性参数

然而，成本和安全性制约着锂离子动力电池在新能源汽车领域的大范围推广应用。对于电动汽车而言，锂离子动力电池的能量密度仍然较低且价格偏高（目前锂离子动力电池市场价格约为每度电1200元），续驶里程较短。钴、镍资源有限导致钴酸锂动力电池、镍酸锂动力电池的成本相对较高，发展前景不乐观。而铁、锰等元素在地壳内含量丰富，开采冶炼技术成熟，锰酸锂动力电池和磷酸铁锂动力电池具有低成本优势。另一方面，动力电池的安全性是电动车发展过程中首先要考虑和解决的问题，以热失控为特征的锂离子电池系统的安全性事故时有发生，困扰着电动汽车的发展。因此，相对于传统燃油汽车，目前电动汽车竞争力不足。

目前，动力电池技术的研究主要聚焦于提升比能量和比功率、控制成本、延长使用寿命、提高安全性等，具体包括优化现有的电池材料体系、优化电极体系、提升制造水平、研发新型的动力电池隔膜和电解液等。为进一步支撑新能源汽车的发展，需要持续提升动力电池单体能量密度，降低系统成本，目前针对纯电动汽车（Battery Electric Vehicles，BEV）和插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）车载动力电池，我国政府制定了具体的技术发展目标，如表1-2所示。

表1-2　我国动力电池技术的未来发展目标

根据2018年的数据，我国相关动力电池制造厂家的锂离子动力电池能量密度统计如下。

① 宁德时代（CATL）：采用三元NCM作为电芯材料，能量密度最高可以达到240W·h/kg。

② 比亚迪：在磷酸铁锂动力电池技术方面，目前生产的动力电池能量密度为150W·h/kg，短期内或提升至160W·h/kg，公司预计到2020年将动力电池能量密度提升到200W·h/kg。在三元动力电池技术方面，目前能量密度达到了200W·h/kg，公司目标是2020年动力电池比能量达到300W·h/kg。

③ 沃特玛：目前生产的32650圆柱形磷酸铁锂动力电池和三元动力电池的能量密度分别为145W·h/kg和200W·h/kg，预计到2020年，能量密度将分别提升至200W·h/kg和300W·h/kg。

④ 亿纬锂能：2.75A·h的18650三元动力电池能量密度目前可达225W·h/kg。

⑤ 国能电池：磷酸铁锂动力电池单体能量密度为160W·h/kg，对应动力电池模组的能量密度约为125W·h/kg；三元动力电池能量密度后续将突破240W·h/kg。

⑥ 捷威动力：已经量产的三元动力电池单体能量密度达210W·h/kg。在保证动力电池安全性的基础上，预计2020年动力电池单体能量密度可达300W·h/kg，动力电池成组后可达220W·h/kg；钛酸锂动力电池单体能量密度可达110W·h/kg。

⑦ 智慧能源：三元动力电池单体能量密度可达220W·h/kg，成组后的能量密度达到140W·h/kg。

⑧ 比克电池：目前比克18650类型的3.0A·h高能芯动力电池能量密度高达250W·h/kg，后续还将进一步提升至300W·h/kg。