国外动力电池产业发展现状
当前,日本在锂离子电池领域居技术领先地位,已制订至2030年发展规划,系统地安排研发课题,以维持长期的领先地位,松下、NEC、索尼等著名公司都建有大规模锂离子电池生产线。韩国LG化学供应的锂电池已驱动超过30万辆电动汽车上路,三星SDI也已成为全球主要的动力电池供应商,提供电池给宝马、菲亚特、法拉利等。
几年前奥巴马政府曾通过经济刺激方案,将20亿美元专门用于支持美国车用锂离子电池产业的发展,特斯拉汽车与松下联手正在内华达州兴建投资20亿美元的超级锂离子电池工厂。
美国制定了动力蓄电池研发路线,包括由金属锂、硅合金等材料作为负极,高电压材料、空气、硫作为正极的新体系结构动力电池,以及非锂体系动力电池等。
随着中国新能源汽车产业的快速发展,越来越多的国外动力电池企业在中国投资建厂。三星SDI、LG化学已经分别在中国西安和南京合资建厂投产,松下大连工厂正在建设中,博世和SK也筹划在中国建设动力电池工厂。
国内动力电池产业发展现状
我国的锂离子电池研究项目一直是“863”的重点项目,经过二十多年的持续支持,大部分材料实现了国产化,由追赶期开始向同步发展期过渡,本土总产能居世界第一,支撑了我国新能源汽车的示范推广。
(1)正极采用磷酸铁锂材料,负极采用石墨材料,研发的50Ah能量型电池,能量密度达到136.6Wh/kg,功率密度达到1101W/kg;研发的20Ah能量功率兼顾型电池,能量密度达到106.5h/kg,功率密度达到1119W/kg。
(2)正极采用尖晶石锰酸锂、镍钴锰三元混合材料,负极采用人造石墨材料,研发的25Ah软包装能量型电池,能量密度达到162Wh/kg;研发的35Ah能量功率兼顾型电池,能量密度达到135Wh/kg。
(3)正极采用镍钴锰三元材料,负极采用天然石墨/人造石墨/中间相碳微球等材料,开发的10、15、20、28、30、45Ah的动力电池,能量密度达到180Wh/kg;开发的2.6Ah18650圆柱形电池,能量密度达到200Wh/kg。
在系统集成技术及能力方面取得较大进展和突破。采用磷酸铁锂材料的动力电池系统的能量密度达到90Wh/kg,采用三元材料(18650圆柱形动力电池)的动力电池系统的能量密度达到110Wh/kg。
在前瞻性技术研究方面,中科院先导计划支持相关研究所研制出能量密度超过300Wh/kg的锂离子电池样品和能量密度超过500Wh/kg的锂硫电池样品,但循环寿命及安全性等性能指标还需进一步提升。
目前,我国已形成了包括关键原材料(正极、负极、隔膜、电解液等)、动力电池、系统集成、示范应用、回收利用、生产装备、基础研发等在内的完善的锂离子动力电池产业链体系,掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造工艺技术,生产线逐步从半自动中试向全自动大规模制造技术过渡。
在产业布局方面,中国形成了珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津冀区域为主的四大动力电池产业化聚集区域。据统计,目前有近100家动力电池企业开展动力电池的研发及产业化工作,有近1000亿元产业资金投入,形成近40GWh年产能,技术研发、产业化进展显著,有力地支撑了新能源汽车产业的快速发展。