2.5　动力型锂离子电池技术发展现状

动力型锂离子电池的主要目标市场是电动自行车、电动汽车、电动工具、工业节能、航空航天、国家安全等。一般要求功率密度达到500～4000W/kg，个别应用超过10kW/kg。 图2-9为DOE 给出的，这张图显示了主要针对车用的各类电池能量密度与功率密度水平。

图2-9　二次电池电芯的功率密度与能量密度图^[155]

目前SAFT的公开资料（图2-10）显示，高功率锂离子电池的功率密度已经达到了20kW/kg。

图2-10　SAFT公司的高功率电池（Hybrid power for the future，Lithium-ion batteries for hybrid combat vehicles；Laurence M.Toomey，US Army's Ground Vehicle Energy Storage，2014）

动力电池系统一般包括单体电芯、电池模块、电池系统；电池模块中包括多个单体电芯、电池监控、基本接口、电路接口、封装与结构材料等单元；电池系统中包括多个电池模块、电路接口、电源管理系统、冷却系统、封装与结构材料等，如图2-11所示。一般而言，系统的能量密度是模块能量密度的70%～80%，模块能量密度是电芯能量密度的80%～90%。

图2-11　锂离子电池电芯动力电池系统^[156]

车用动力锂离子电池分为能量型和功率型。能量型强调能量密度，功率型强调功率密度，前者主要用于纯电动汽车，后者用于插电式与混合动力汽车。在NEDO的研发计划中，2020年能量型电池电芯的能量密度为250W·h/kg，功率密度1500W/kg，循环次数1000～1500次；功率型能量密度为200W·h/kg，功率密度为2500W/kg，循环次数为4000～6000次。中国发布的动力电池研究计划中，电芯的能量密度2020年将达到300W·h/kg。

材料体系上，目前动力锂离子电池正极一般选用磷酸铁锂材料、锰酸锂材料、三元正极材料、镍钴铝材料，负极材料为人造石墨、尖晶石钛酸锂、软炭材料等；隔膜类似于高能量密度锂离子电池材料，但更强调电池安全性和功率特性。电极设计上一般采用较小颗粒、薄层电极。

为了追求高功率特性，要求电极材料的动力学特性好，耐受大电流的能力强，电池的热稳定性、化学稳定性、电化学稳定性高，极柱的过流能力强，电池散热好。

电池成组还包括散热材料、冷却管、密封材料、模组封装材料、传感器；电池系统还包括电源管理系统、储能能量管理与监控系统。

2014年，全球新能源汽车在美国、中国、日本和欧盟等国家产销量的带动下超过了30万辆，中国新能源汽车产量在2014年达到了7.85万辆，同比增长近4倍。在此背景下，给整车企业配套的动力电池生产企业出货量大幅度增长，大量动力电池生产企业出现了产能吃紧的情况。根据EVTank统计数据显示，2014年全球锂动力电池出货量达到10012.8MW·h，比2013年增长109.39%。

从企业来看，AESC、BYD和LG锂动力电池出货量超过1GW·h，成为全球前三大锂动力电池生产企业。中国最大的锂动力电池企业BYD主要供应其比亚迪K9、E6、秦、腾势等电动汽车，采用磷酸铁锂体系的锂离子电池；合肥国轩主要供应江淮汽车和南京金龙；ATL主要供应北汽E150、华晨宝马之诺等车型，万向和力神供应康迪，多氟多和波士顿等企业供应众泰E20等车型。中国企业在2014年基本采用磷酸铁锂动力电池。 在2015年开始，已经有众多的车型如EV200、众泰云100、华晨宝马之诺第二代、江淮等开始采用三元的动力电池电芯。