国内外新能源汽车动力电池发展及供求现状

(1)钴酸锂将逐渐被三元材料替代。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，具有价格优势。虽然特斯拉旗下首款车型Roadster推出时使用的是18650钴酸锂电池，但其第二款量产车型Model S使用的是松下定制的三元材料电池，即镍钴铝三元正极材料电池。钴酸锂电池成本高的特征在特斯拉前后两款车型的对比中表现得十分明显。Model S使用的电池数量达到8000节以上，比Roadster高出1000多节，但是成本却下降了30%。目前，高性能动力锂电池用NCM三元材料己在国外大量使用，但中国企业尚无量产产品出现。

(2)锰酸锂占比将上升。相对于钴酸锂正极材料，锰酸锂具有原料丰富、价格低廉及无毒性等优点。层状锰酸锂LiMnO用作锂离子电池正极材料的缺点是虽然容量很高，但在高温下不稳定，而且在充放电过程中易向尖晶石结构转变，导致容量衰减过快。锰酸锂材料的应用集中在消费类电池市场，动力电池以电动自行车电池为主。

(3)磷酸铁锂仍存较大技术提高空间。磷酸铁锂正极材料的低温性能和倍率放电己经可以达到钴酸锂的水平，目前同样是有希望的动力电池材料。但是受制于技术瓶颈，磷酸铁锂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锂储能系统，但目前中国磷酸铁锂材料产业化的发展仍低于发达国家的水平。

在动力电池正极材料产业领域，中、日、韩、美动力电池企业采用不同的材料体系;中国企业以磷酸铁锂为主，日韩企业以锰酸锂和三元材料为主。预测到2015三元材料在正极材料中的占比将上升至35%锰酸锂占比将上升至30%，而钴酸锂将下降至25% 。

2.4国外新能源汽车车载锂电池厂商及其产品供求现状

2012年起，各大车企都陆续上市了PHEV和HEV。PHEV方面，继丰田2012年1月开始销售“普锐斯PHEV”之后，2012年秋季至2013年初，本田推出新款雅阁的PHEV款、福特推出C-MAX Energi和Fusion Energi、沃尔沃上市V60 PHEV等。HEV方面，德国厂商开始逐渐全面推出产品。2012年，宝马上市ActiveHybrid 5和ActiveHybrid 3戴姆勒上市E400 Hybrid和E300 B1ueTEC Hybrid大众上市“捷达混合动力车”。

与此同时，车载锂离子充电电池市场也开始形成，引领市场发展的正是EV用锂电池。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等配备锂电池的EV相继上市的结果。

随着电动汽车全面投放市场，各家汽车厂商所使用的电池厂商阵容也变得丰富与明朗起来(图2)。在车载锂离子充电电池领域，除了独立厂商韩国LG化学、三星和日立外，还有AESC，Lithium Energy Japan，Primearth EV Energy(PEVE)和Blue Energy等与汽车厂商合资成立的车载电池公司，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5Ah单元和20.5Ah单元锂离子充电电池;此外，松下还为特斯拉汽车的EV Model S”和Model X”供货镍钴铝酸锂18650单体锂电池。

日本电池厂商东芝的车载锂离子充电电池负极材料采用钛酸锂，具有安全性高、寿命长、低温特性出色的特点。缺点是单元的平均电压只有2. 5 V左右，比以往的锂离子充电电池低1 V以上。因此，配备200-400V高电压电池组的EV需要大量串联电池单元，电池行业认为“难以采用”。但实际上，该单元除了己经用于三菱汽车的i- MiEV和MINICAB MiEV的部分车型上，本田的“飞度EV”也己采用，因为该电池的SOC即使在变动较大的范围内使用也很少发生劣化，低温特性较高、电池的极限值高等特点也适合EV使用。

在独立的日本厂商中，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(被万向集团收购后更名B456 Systems)的锂离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的锂离子充电电池的特点是，正极材料采用磷酸铁锂( LFP)，向宝马供货圆筒型单元，向菲斯克和通用供货层压型单元。

随着锂电池产品的研发与应用，各公司在电池组设计方面的思想逐渐出现差异。丰田、日产和本田等日本厂商的电池组趋于采用空冷式，并尽量简化构造从而降低成本，而欧美厂商大多倾向于采用水冷式，并以特定的小范围管理单元的充电状态和温度。其中，德国厂商表现出了使单元容量和外形尺寸等标准化，从而实现各车型通用的想法。而丰田等仍然坚持认为，不同车辆的配备空间各不相同，应该从多种单元中选择最合适的产品配备，实现单元的标准化比较难。

3、我国动力电池发展需克服的问题

我国目前车用动力电池技术路线选择的是与美国相同的磷酸铁锂路线，但锂电池技术整体水平仍落后于美国、日本。例如日本电池平均能量密度要高出中国平均水平的30%-40%，充电次数也能达到中国的几倍。我国锂离子电池产业发展尚需克服以下问题。

(1)知识产权问题。磷酸铁锂的正极材料专利由美国德州大学Goodenough团队在1996年获得。加拿大H-Q和Phostech则取得其独家专利和商业授权。目前陆续发展出了敷碳、金属氧化物包覆、纳米化等改性和制备技术，藉此提高磷酸锂铁粉体的导电性，并派生出更多专利。因此，专利问题是国内磷酸铁锂制造企业难以避开的问题。

(2)制造一致性问题。电动汽车所用的锂电池都是串联或并联在一起，如果一致性问题得不到有效解决，所生产的锂电池也就无法大规模应用于电动汽车。

(3)成组后安全性和寿命问题。大功率充放电的大容量锂离子动力电池组，在苛刻的使用条件下更易诱发电池某个部分发生偏差，从而引发安全问题。单体磷酸铁锂电池寿命可超过2000次，但由上百块单体电池串并联后，整个电池组的寿命可能只有500次，必须使用电池管理系统(BMS)对电池组进行合理有效的管理和控制。

(4)高能量和高功率兼容问题。锂离子动力电池虽然具有高能量密度，可使电动汽车匀速行驶更长时间，但却存在着起动时功率不够，启动加速较慢的问题。在电化学体系中只有超级电容器才能获得非常高的充放电倍率(1000 C)，但其能量密度只有锂电池的1/20。若不辅以超级电容，尚无理想的高容量高功率动力电池出现。