电动汽车动力电池现状与发展,电动汽车电池发展趋势及现状

2012年，我国将新能源汽车列为我国七大战略性产业之一，从此新能源汽车进入了高速发展阶段。2020年，我国新能源汽车销量达136.7万辆，同比增长10.9%。目前我国的新能源汽车仍以电动汽车为主，特别是纯电动汽车。

2018-2020年我国新能源汽车月度销量（数据来源：中汽协）

动力电池是现代电动汽车的主要能量系统，是三大核心部件之一，其关键技术亟待突破，是阻碍电动汽车发展的最大障碍。

1 动力电池发展现状

随着新能源汽车销量的增长，动力电池装机量也持续增长，从2011年的0.35GWh急速增加到 2020年的63.6GWh。

在国内市场，排名前十的动力电池企业分别是宁德时代、比亚迪、LG化学、中航锂电、国轩高科、松下、亿纬锂能、瑞浦能源、力神电池、孚能科技。2020年，宁德时代全年装机量达31.79GWh，占国内全年市场总装机量的50%；比亚迪全年装机量9.48Gwh，占国内全年市场总装机量的14.9%。

2020年全年 国内动力电池企业装车量排名

根据工信部数据，我国电动汽车动力电池装机以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主，占比分别 54%和 40%。

磷酸铁锂电池最大的特点是安全性好， 其内部分子在 750～800℃的高温下才会发生分解，故在面临撞击、短路等恶劣情况时发生着火乃至爆炸的概率大大降低； 但其最大的缺点是有明显的热衰减现象， 低温环境使其充放电能力和电池自身容量均大幅度降低。 而三元锂电池具有高能量密度的优点，其能量密度达到了 280 Wh/kg；但其热稳定性比较差，在温度达到 200℃时电池内部材料便开始分解， 故搭载三元锂电池的车辆在发生碰撞时极易引发火灾和爆炸等二次伤害。 正是这两类电池存在的先天性缺陷，导致动力电池乃至整个整车在使用中存在了若干问题。

磷酸铁锂电池和三元锂电池的比较

2 动力电池目前存在的问题

能量密度小

电池低能量密度的特性决定了电动汽车续驶里程短，这是阻碍动力电池乃至是电动汽车发展的最大障碍。 根据工信部的数据，2020 年汽车动力电池装机的平均能量密度为350Wh/kg，远远低于汽油12000Wh/kg 的能量密度。因此，为了增加电动汽车的续驶里程，迫不得已的增加电池容量；从之前的30kWh电池容量到现在已经有搭载容量为100kWh的电动车上市。如吉利新推出的全新纯电动汽车极氪 001和蔚来汽车即将上市的蔚来ET7，NEDC续航里程均突破700km。

蔚来 ET7

极氪001

但随着电池容量的增加不但会增加车辆的成本，而且会增加整车质量，同时还会影响汽车行驶时的性能指标。 以2021款比亚迪唐为例， EV四驱高性能版的整备质量为2455kg，而燃油版整备质量只有1895kg。

SOC 参数计算精度不足

“SOC”的参数，全称是“State of Charge”，指的是电池的荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。电池在使用过程中表现的高度非线性， 使准确计算 SOC 具有很大难度。 虽然电动汽车已经快速发展了数十年，但各种电池 SOC 计算方法精度远远达不到汽车的要求。 同时，由于汽车行驶工况的复杂多样性，使得电动汽车剩余续驶里程的计算更加不精准， 这也就是为什么电动汽车几乎跑不到NEDC续航的原因，许多消费者选择电动汽车时所顾虑的一点。

回收体系不完善

电池随着充放电次数增加而产生的衰减特性，决定了电池的寿命要远低于汽车的寿命， 所以动力电池的报废量要远远大于电动汽车的数量。 目前，无论是政府层面还是企业层面，尚未建立有效的电池剩余价值评估方法及健全的回收体系。 面对未来数以百万计的动力电池报废量，从目前看来，还难于完全做到无害化处理。 报废的动力电池处理不当不仅污染环境，也会浪费资源，这与国家发展电动汽车的初衷是相悖的。

3 动力电池未来发展方向

降低成本

政府对新能源汽车财政补贴力度和政策逐步减弱，而新能源汽车动力电池占整车成本的40%，那么新能源汽车与传统燃油汽车在的价格上的差距会更加明显。 所以，降低电池成本将会是未来动力电池发展的总基调，在电池原材料价格的不断上涨的环境下，开发新的电极材料和优化制造工艺是一个好的方向。

提高电池的能量密度和提高充电效率

高的能量密度能使汽车在保证电池组重量不变的前提下，增加续驶里程，不但能减少电池的充放电次数，增加电池的使用寿命，同时提高充电效率，比如充电5分钟，续航100公里。 这样在一定程度上可以消除消费者的“续航焦虑”。

完善电池SOC参数检测技术

进一步研究动力电池各种特性，建立准确的电池模型，这是电池 SOC参数检测的基础；同时，优化 SOC参数的检测方法，以提高结果的可信度。

建立健全的动力电池回收体系

随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池使用量快速增长，进入报废期的动力电池量也正高速增长。要突破动力电池回收再利用的技术难关， 降低动力电池回收的成本，确立合理评估废旧电池剩余价值的方法，形成完备的动力电池回收产业链，大大提高资源的利用率。 如建立规范有序的回收利用市场，提供科学的行为准则，对回收服务网点建设、集中贮存、收集、标识、包装、运输，以及指定移交、定点拆解等，出台一系列管理办法和监管方式。

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2018-2020年我国新能源汽车月度销量（数据来源：中汽协）

动力电池是现代电动汽车的主要能量系统，是三大核心部件之一，其关键技术亟待突破，是阻碍电动汽车发展的最大障碍。

1 动力电池发展现状

随着新能源汽车销量的增长，动力电池装机量也持续增长，从2011年的0.35GWh急速增加到 2020年的63.6GWh。

在国内市场，排名前十的动力电池企业分别是宁德时代、比亚迪、LG化学、中航锂电、国轩高科、松下、亿纬锂能、瑞浦能源、力神电池、孚能科技。2020年，宁德时代全年装机量达31.79GWh，占国内全年市场总装机量的50%；比亚迪全年装机量9.48Gwh，占国内全年市场总装机量的14.9%。

2020年全年 国内动力电池企业装车量排名

根据工信部数据，我国电动汽车动力电池装机以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主，占比分别 54%和 40%。

磷酸铁锂电池最大的特点是安全性好， 其内部分子在 750～800℃的高温下才会发生分解，故在面临撞击、短路等恶劣情况时发生着火乃至爆炸的概率大大降低； 但其最大的缺点是有明显的热衰减现象， 低温环境使其充放电能力和电池自身容量均大幅度降低。 而三元锂电池具有高能量密度的优点，其能量密度达到了 280 Wh/kg；但其热稳定性比较差，在温度达到 200℃时电池内部材料便开始分解， 故搭载三元锂电池的车辆在发生碰撞时极易引发火灾和爆炸等二次伤害。 正是这两类电池存在的先天性缺陷，导致动力电池乃至整个整车在使用中存在了若干问题。

磷酸铁锂电池和三元锂电池的比较

2 动力电池目前存在的问题

能量密度小

电池低能量密度的特性决定了电动汽车续驶里程短，这是阻碍动力电池乃至是电动汽车发展的最大障碍。 根据工信部的数据，2020 年汽车动力电池装机的平均能量密度为350Wh/kg，远远低于汽油12000Wh/kg 的能量密度。因此，为了增加电动汽车的续驶里程，迫不得已的增加电池容量；从之前的30kWh电池容量到现在已经有搭载容量为100kWh的电动车上市。如吉利新推出的全新纯电动汽车极氪 001和蔚来汽车即将上市的蔚来ET7，NEDC续航里程均突破700km。

蔚来 ET7

极氪001

但随着电池容量的增加不但会增加车辆的成本，而且会增加整车质量，同时还会影响汽车行驶时的性能指标。 以2021款比亚迪唐为例， EV四驱高性能版的整备质量为2455kg，而燃油版整备质量只有1895kg。

SOC 参数计算精度不足

“SOC”的参数，全称是“State of Charge”，指的是电池的荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。电池在使用过程中表现的高度非线性， 使准确计算 SOC 具有很大难度。 虽然电动汽车已经快速发展了数十年，但各种电池 SOC 计算方法精度远远达不到汽车的要求。 同时，由于汽车行驶工况的复杂多样性，使得电动汽车剩余续驶里程的计算更加不精准， 这也就是为什么电动汽车几乎跑不到NEDC续航的原因，许多消费者选择电动汽车时所顾虑的一点。

回收体系不完善

电池随着充放电次数增加而产生的衰减特性，决定了电池的寿命要远低于汽车的寿命， 所以动力电池的报废量要远远大于电动汽车的数量。 目前，无论是政府层面还是企业层面，尚未建立有效的电池剩余价值评估方法及健全的回收体系。 面对未来数以百万计的动力电池报废量，从目前看来，还难于完全做到无害化处理。 报废的动力电池处理不当不仅污染环境，也会浪费资源，这与国家发展电动汽车的初衷是相悖的。

3 动力电池未来发展方向

降低成本

政府对新能源汽车财政补贴力度和政策逐步减弱，而新能源汽车动力电池占整车成本的40%，那么新能源汽车与传统燃油汽车在的价格上的差距会更加明显。 所以，降低电池成本将会是未来动力电池发展的总基调，在电池原材料价格的不断上涨的环境下，开发新的电极材料和优化制造工艺是一个好的方向。

提高电池的能量密度和提高充电效率

高的能量密度能使汽车在保证电池组重量不变的前提下，增加续驶里程，不但能减少电池的充放电次数，增加电池的使用寿命，同时提高充电效率，比如充电5分钟，续航100公里。 这样在一定程度上可以消除消费者的“续航焦虑”。

完善电池SOC参数检测技术

进一步研究动力电池各种特性，建立准确的电池模型，这是电池 SOC参数检测的基础；同时，优化 SOC参数的检测方法，以提高结果的可信度。

建立健全的动力电池回收体系

随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池使用量快速增长，进入报废期的动力电池量也正高速增长。要突破动力电池回收再利用的技术难关， 降低动力电池回收的成本，确立合理评估废旧电池剩余价值的方法，形成完备的动力电池回收产业链，大大提高资源的利用率。 如建立规范有序的回收利用市场，提供科学的行为准则，对回收服务网点建设、集中贮存、收集、标识、包装、运输，以及指定移交、定点拆解等，出台一系列管理办法和监管方式。