中國粉體網(wǎng)訊 新能源汽車的保有量不大，但近年來發(fā)展勢頭良好,，增長率遠超傳統(tǒng)汽車,。作為新能源汽車最核心的部件，動力電池的發(fā)展一直備受關注,。目前,，鋰電池已深受行業(yè)認可，固態(tài)電池和燃料電池也以更加優(yōu)異的性能被寄予厚望,，在動力電池領域,，可謂路線多元，同步推進,。那么,，從全球來看，鋰電池,、固態(tài)電池,、燃料電池發(fā)展情況如何？未來又將誰主沉�,�,？
鋰電池成本大幅下降
據(jù)了解，近年來歐盟加快了推進節(jié)能減排的計劃,，2017年G20漢堡峰會上,，除美國之外的19個成員國對于進一步促進節(jié)能減排達成共識，并紛紛制定燃油車禁售時間表,，其中最早的將從2025年開始執(zhí)行“禁燃”計劃,，最遲的也不會晚于2040年。這也說明,，新能源汽車將會迎來更快速的發(fā)展期。
有研究數(shù)據(jù)表明,，一輛電動汽車與一輛原型燃油車同樣行駛20萬公里,，電動汽車可以減少CO2排放近10萬噸�,！斑@是歐洲各國積極推進節(jié)能減排計劃的主要原因,。”中汽中心動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究室總監(jiān)方凱正說,。
在各國政策的引導下,，多家車企加快了發(fā)展電動汽車的步伐,。大眾汽車集團表示，至2025年,，大眾汽車集團旗下各品牌將推出80款全新的電動車型,，銷量也將達到300萬輛。以一輛車安裝50kWh電池計算,，這意味著大眾汽車電池需求將達到150GWh,。此外，沃爾沃,、通用,、豐田等汽車企業(yè)都推出了電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略。
另外,，去年,，第八屆清潔能源部長會議（EVI）發(fā)布了EV30@30運動，為所有EVI成員設定了2030年實現(xiàn)電動車市場份額達到30％的愿景,，屆時電動汽車保有量將有可能達到2.2億輛,，其中純電動汽車1.3億輛，插電式混合動力汽車0.9億輛,。在市場需求帶動下,，動力電池的年需求量也將達到2.1TWh，其中中國將占1/3,，歐洲與美國合計占28％,，日本占3％,。屆時輕型乘用車的電池能量將達到70～80kWh,。可見,，未來汽車產(chǎn)業(yè)對動力電池的需求量將急劇提升,。
目前，在動力電池領域,，鋰離子電池已成主流,，且隨著技術的發(fā)展，成本已大幅下降,，尤其是電池高鎳化的發(fā)展帶來了金屬鈷用量的進一步下降,，這讓鋰電池受鈷價上漲波動影響變小�,！安捎谩�811體系’之后，鋰電池成本已降至190美元/kWh（約合人民幣1295.88元/kWh），動力電池的成本越來越接近商業(yè)化,�,！狈絼P正說。
有業(yè)內(nèi)人士向《中國汽車報》記者透露,，現(xiàn)在有些中國企業(yè)已將電池成本控制在了1000元/kWh以下,，而動力電池的成本只要達到600元/kWh,，就可具備與傳統(tǒng)汽車同等的競爭力,。
固態(tài)電池成新競爭點
在鋰離子電池大行其道的當下，鋰離子電池遭遇天花板的觀點也引起廣泛討論,，為彌補鋰離子電池技術不足,，另一電池形態(tài)成為行業(yè)新一輪競爭熱點，即固態(tài)電池,。目前,，固態(tài)電池以安全性高、容量大被行業(yè)看好,，成為全球動力電池爭奪的制高點之一,。最近一段時間，各國在固態(tài)電池上動作頻頻,，紛紛加大了研發(fā)力度,。
6月15日，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）宣布,，其將與豐田汽車,、松下啟動新一代高效電池“全固態(tài)電池”的開發(fā),，力爭2022年前確立技術,。目前日本幾乎舉全產(chǎn)業(yè)之力投入到固態(tài)電池研發(fā)之中，其中包括23家汽車,、電池、材料企業(yè),，15家學術機構，包括京都大學,、日本理化所等全部加入進來，總計投入100億日元。事實上,，這是日本的第二期固態(tài)電池研發(fā)項目,，早在2017年5月，日本經(jīng)濟省就宣布出資16億日元,，聯(lián)合豐田,、松下,、GS湯淺等國內(nèi)頂級產(chǎn)業(yè)鏈力量,，共同研發(fā)固態(tài)電池,，希望2030年實現(xiàn)800公里續(xù)駛里程目標,。
韓國也不甘落后,，目前,，三星SDI、LG化學等都投入到固態(tài)電池的研發(fā)之中,。據(jù)外媒報道，三星Note 7手機電池起火嚴重影響了品牌形象,，這促使三星加大了固態(tài)電池的研發(fā)力度,。據(jù)了解,，三星的固態(tài)電池可能最初應用于手機上,，下一步將開發(fā)車用動力固態(tài)電池。此外,，LG化學也在研究固態(tài)電池，據(jù)稱技術水平與三星不相上下,。
而在德國,，大眾汽車集團對固態(tài)電池也極為重視,。近日，大眾汽車集團宣布向加州初創(chuàng)公司QuantumScape注資1億美元,，用于固態(tài)電池的開發(fā)和量產(chǎn),。據(jù)了解,，QuantumScape目前已擁有超過200項固態(tài)電池技術專利,，計劃2025年研發(fā)出可以量產(chǎn)的固態(tài)電池,；寶馬汽車也宣布攜手電池技術公司SolidPower共同研發(fā)全新固態(tài)電池,；德國大陸集團前不久表示也在加大固態(tài)電池技術的投資,。
對于固態(tài)電池的研發(fā)，我國也絲毫沒有松懈,。2017年四部委印發(fā)的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》提出,，積極推動鋰硫電池,、金屬空氣電池,、固態(tài)電池等新體系電池的研究和工程化開發(fā)，2020年單體電池比能量達到400Wh/kg以上、2025年達到500Wh/kg,。
目前，國內(nèi)固態(tài)電池技術的研究已經(jīng)取得不小進步,。據(jù)了解,，中科院已有五個團隊在不同程度上取得突破。中科院化學所郭玉國團隊的聚醚-丙烯酸酯新型雙功能聚合物電解質,，可用于室溫固態(tài)金屬鋰電池,；中科院寧波材料所許曉雄團隊研發(fā)的無機陶瓷固態(tài)電池正與贛峰鋰業(yè)合作嘗試產(chǎn)業(yè)化；中科院青島生物能源所崔光磊團隊研發(fā)的固態(tài)電池已用于蛟龍?zhí)柹顫撈�,，完成了馬里亞納海溝的測試；中科院上海硅酸鹽研究所郭向欣團隊研發(fā)出了2Ah級固態(tài)鋰離子電池,；中科院物理所李泓團隊推出了10Ah軟包電芯固態(tài)電池,。
北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司總經(jīng)理助理向晉說：“目前還沒有企業(yè)展示兼具高能量密度、高安全性的大容量全固態(tài)動力電池,。就研發(fā)水平而言，日韓處于領先地位,，我國僅有少數(shù)企業(yè)擁有核心技術，競爭日趨激烈,�,！�
就具體技術而言,，目前，法國Batscap-Bollore公司固態(tài)電池能量密度達到了220Wh/Kg,，1500次循環(huán)后容量仍超過96％，電池容量為10～30Ah,，已成功應用于Autolib四輪小型汽車,，保有量達到4000輛；美國Sakti3公司固態(tài)電池產(chǎn)品達到了1000Wh/L,，容量為10～50mAh,；在日本，豐田的固態(tài)電池達到230Wh/Kg,，容量為2.4～15Ah,，進入小型平板車試用階段，預計2022年上市,；在我國,，中科院寧波材料所的固態(tài)電池處于中試階段,。中科院青島所的固態(tài)電池達到297Wh/Kg，容量為10Ah,，還處于研發(fā)階段,。
向晉說：“無論是聚合物還是硫化物固態(tài)電池，都存在技術難題,，但固態(tài)電池的安全性明顯優(yōu)于鋰電池,，通過使用新技術、新方法解決集流體,、側界面,、隔膜/電解液等七大問題，可以確保固態(tài)電池的安全,。”
全球來看,，目前固態(tài)電池仍處于研發(fā)階段,，離商業(yè)化還有一段距離，在向晉看來,，固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化需要滿足多個技術條件：整個系統(tǒng)僅含5～10個大電芯,、電芯電壓達到48～60V、電芯容量達到100～200Ah,、系統(tǒng)重量比能量超過300Wh/Kg,、系統(tǒng)體積比能量超過500Wh/L、整車續(xù)駛里程超過600公里,、系統(tǒng)成本達到0.5～1.0元/Wh等,。
燃料電池仍待技術突圍
與電動汽車發(fā)展同步推進的還有燃料電池汽車，近年來,，我國加快了燃料電池汽車的發(fā)展步伐,，并提供了一系列政策支持。在這一過程中,，燃料電池的研發(fā)也是備受關注,。
在國家政策的支持下，多次承擔國家燃料電池重大項目的大連新源動力股份有限公司已經(jīng)取得不少成果,，該公司副總工程師邢丹敏介紹,，新源公司已研發(fā)成功第二代系統(tǒng)FCS200，功率為30～60kW,，工作溫度為-10～70℃,，工作壽命為5000小時；正在研發(fā)的第三代系統(tǒng)FCS300,，功率達到80～100kW,，工作溫度為-30～70℃,，工作壽命為5000小時。
另外,，新源公司的電堆門類較齊全,，成品涉及乘用車、商用車電堆領域,。最新研制的MOD400電堆,，采用金屬雙極工藝，有效解決了高低電流密度區(qū)的水平衡問題,，伏安性能與日本豐田Mirai電堆接近,。在耐久性方面，新源公司也掌握了自己的一套方法,，從最初的1000小時,，到現(xiàn)在突破5000小時，下一步還將爭取達到1萬小時,。邢丹敏說：“燃料電池汽車的示范運行是‘十一五’時期的主要目標,，‘十三五’時期的指標更加細致。60kW車用燃料電堆功率密度將達到2.0kW/L,，壽命達到5000小時,，低溫啟動在-20℃左右；100kW的車用燃料電堆功率密度將達到3.1kW/L,，壽命長達5000小時,，低溫啟動在-30℃左右�,！�
不過,，不得不承認的是，目前,，我國燃料電池與國際先進水平還有一定差距,，輸出功率方面，國內(nèi)水平是60kW,，國際水平為110kW,；電流密度方面，國內(nèi)是2.0kW/L,，國際則是大于3.0kW/L,；金屬鉑（Pt）用量上，國內(nèi)是0.4g/kW,，國際是0.2g/kW,；其他方面，國內(nèi)水平與國際先進水平齊頭并進。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
