动力电池及其管理系统

　　1.动力电池技术路线动力电池是为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池，主要包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池等。

　　(1)不同电池类型技术路线a.铅酸电池由于安全性好，成本低，在微混和城市型纯电动汽车上具有一定优势。但由于能量密度低，无法在其它类型电动汽车上应用。

　　b.镍氢电池技术成熟、安全性好，在近几年内占据混合动力的主流地位，尤其是在轻混、中混和重混等车型上。但由于能量密度低，成本高，技术发展已接近极限，性能进一步提高的余地不大。

　　c.锂离子电池性能优良，适用范围广，具有良好的应用前景，将逐步占据未来市场的主流地位。但由于安全性和成本问题，日前尚处于发展期。

　　(2)锂离子电池技术路线锂离子动力电池的正极材料主要包括锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等。

　　a.锰酸锂安全性较好，成本低，但高温性能较差，寿命较低。

　　b.三元材料能量密度高，性能比较均衡，但成本较高。

　　c.磷酸铁锂安全性最好，循环寿命长，但低温特性较差、能量密度较低。

　　目前国外多数电池企业，如松下、三洋、SBL、LG、JCS等，主要选择锰酸锂和三元材料；国内多数电池企业和美国A123，主要选择磷酸铁锂。从近期来看，锰酸锂和三元材料更为成熟，将首先产业化。从长期来看，磷酸铁锂可能逐步占据未来市场的主流地位。

　　2.国外发展情况

　　(1)国外主要材料企业技术先进，拥有相关发明专利，生产规模较大，材料售价较高。加拿大Phostech拥有磷酸铁锂原始专利，产品售价约为30万～40万元／吨。

　　(2)国外主要电池企业技术水平先进，尤其是动力电池一致性较好，使用寿命长，能满足整车要求，但成本较高。销售量已超过200万辆的丰田Prius采用镍氢电池，在欧洲保用8年，在美国保用10年，电池成本约为15～21元/Wh。

　　(3)国外汽车巨头和专业汽车配件公司纷纷选择与专业电池公司合作，利用电池企业的电芯专业制造能力，结合自身整车或配件的电控设计和系统集成能力，共同开发动力电池系统。如丰田和松下组建了PEVE公司，博世和三星组建SBL公司，日产和NEC组建AESC公司，JCI和SAFT组建JCS公司等，这一动向特别值得我们关注。

　　(4)政府重视动力电池与相关材料的研发，积极投入巨资资助企业开发。美国2009年投入24亿美元支持电动汽车的研发与产业化，主要涉及动力电池、材料及系统等。日本计划从2007年起，5年内投资245亿日元，用于研发车用动力电池。

　　(5)国外企业投入巨资扩大动力电池产能。日本企业如AESC计划投资1000亿日元，三洋计划投资800亿日元；美国企业如JCS计划投资2.2亿美元，A123计划投资6亿美元，以扩大锂离子动力电池生产规模。

　　(6)国外相关机构和企业已启动下一代新型动力电池开发项目。日本于2007年启动”发展新一代汽车和燃料计划”，目标是2030年后，将动力电池的质量能密度提高到日前的7倍，成本降低到目前的1/40。

　　3.我国发展现状(1)动力电池材料a.我国动力电池主要原材料资源丰富，产业化发展有保障。

　　动力电池主要原材料资源包括锂、石墨、稀土、铅等，这些资源在我国都有丰富的矿藏，都位居世界前三位，为动力电池产业化提供了有效保障。

　　b.锂离子电池负极材料已实现国产化，产品性能处于国际先进水平。

　　我国负极材料主要包括天然石墨、人造石墨和MCMB中间相碳微球等，产品基本覆盖国内市场，部分产品销量已进入全球前三位。

　　c.磷酸铁锂材料生产企业众多，能满足动力电池使用的较少。

　　国内有一百多家企业能制造磷酸铁锂材料，但只有少数厂家的产品能基本满足车用动力电池要求，且尚未完全解决产品稳定性问题。

　　d.锂离子动力电池隔膜材料已研发出样品，性能有待改进。

　　国内隔膜产品在传统锂离子电池市场已经部分替代进口产品，但动力电池隔膜全部采用进口，国产动力电池隔膜尚在样品开发阶段。

　　(2)动力电池a.锂离子动力电池已形成产品系列，主要为1～50Ah产品，部分厂家已开发50Ah以上产品，能支持样车和示范车型配套，但尚未形成产业化生产能力。镍氢动力电池也已形成产品系列，主要为6～100Ah产品，部分产品可与量产车型配套。

　　b.国内锂离子电池企业技术水平己取得一定进步，尤其是安全性指标进步明显。但企业技术水平参差不齐，产品一致性较差，总体与国际先进水平存在一定差距，且存在差距继续扩大的趋势。

　　在售后服务方面，国内多数锂离子电池厂家只提供1年质量保证期，个别厂家能提供3年质量保证期，而国外部分锂离子电池厂家能提供10年质量保证期。在产品价格方面，国内产品具有优势，镍氢电池成本约为10元/Wh左右，锂离子电池成本约为2.5～5元/Wh。

　　c.国内动力电池成组技术较落后，离产业化尚有较大差距。

　　个别厂家在电池成组技术方面已有一定基础，初步得到整车企业的认可。但与国际先进水平相比，在热管理、均衡、空间利用率等方面还存在较大差距。

　　d.国内企业规划扩大投资，积极进行产业化准备。

　　近年来，电池企业对产业化的投入急剧增加，如ATL、力神、比克、万向都计划超过10亿元的投资，以扩大锂离子电池产能。湖南神舟、湖南科霸、中炬森莱也都计划超过5亿元的投资，以扩大镍氢电池产能。但多数厂家在投入初期仍重点发展传统电池产品。

　　(3)电池管理系统a.经过”十五”和”十一五”的研究，我国在电池管理系统方

　　面已取得一定进展，产品功能较为完备，能支持示范车型配套，但尚未达到产业化程度。

　　b.电池和整车行业对电池管理系统都缺乏设计和生产经验，双方缺乏紧密合作。国内电池企业一般委托专业电子公司或高校开发相关系统，但对电池内部规律研究不够深入，缺乏数据积累，无法与设计公司进行深入沟通，影响产品性能。

　　c.目前产品功能较简单，虽具有基本的检测监控功能，但在数据采集的可靠性、SOC的估算精度、热管理、均衡、安全管理等方面与国外存在很大差距。

　　d.电子元器件多为非车用级，而且由于批量较小，多采用手工焊接的方式制造，产品电磁兼容性差，稳定性和可靠性低。

　　(4)动力电池回收与处理现状a.动力电池中所含的铅、强腐蚀溶液会对环境有严重的污染作用，废电池必须同收。而且动力电池中的铅、镍、稀土、锂等金属及其它材料具有回收价值，废电池回收有利于资源循环利用。

　　b.美、欧、日等发达国家已形成完整的回收体系。不仅制定了专门的法规制度，而且建立了专业性、规模性的电池回收再利用公司。国内尚未建立完善的回收制度与体系，部分回收公司不注意环保，造成二次污染。

　　c.由于车用动力电池的要求较高，部分动力电池虽然无法为车辆提供动力，但剩余容量还能满足一些储能装置的要求，所以采用梯级利用模式，能扩大部分动力电池的使用范围，降低使用成本。

　　4.我国动力电池及其管理系统存在的主要问题

　　(1)磷酸铁锂材料由于工艺控制困难，批次稳定性差，使电池制造工艺控制困难，造成电芯成品率低，导致电芯的制造成本高。且材料原始专利涉及核心问题，无法回避，面临较大风险。

　　(2)同前动力电池隔膜均采用进口，国内动力电池隔膜尚处于样品阶段，很难在短期内取代进口产品。

　　(3)隔膜和磷酸铁锂电池的关键生产设备依赖进口。

　　(4)动力电池单体样品的循环寿命可以达到较高水平，但由于产品一致性较差，电芯成组后，系统的循环寿命降低很多。

　　(5)在电池管理系统方面，缺乏熟悉电池和电池管理系统的复合型专业人员；产品系统功能简单，性能与国外存在很大差距；产品工程化设计能力较弱，产品可靠性差。

（编辑：李艳娇）

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