动力电池技术路线图介绍

锂离子 镍 氢
1000
低速车规模使用-中国
铅酸
100 10 100 能量密度（Wh/kg） 1000
一、研究背景—国家规划（德美韩日）
韩 国
德 国
日 本
美 国
一、研究背景—国家规划（我国）
《节能与新能源汽车国 家规划（2012—2020）》
2020年： 电池模块的质量密度达到300瓦时/公斤以上； 成本降至1.5元/瓦时以下。
高性能、低成本的新型锂离子电池和新体系电池是新能源汽车动力 电池发展的主要方向。
新型锂离子电池：采用高电压/高容量正极材 料、高容量负极材料和高压电解液替代现有锂 离子电池材料，电池成本、比能量和能量密度 具有明显的优势，将能够大幅度提升新能源汽 车经济性和使用的便利性，需要解决耐久性、 环境适应性和安全性等关键问题。 新体系电池：包括锂硫电池、锂空气 电池、全固态电池等，预计具有更低 成本和更高的比能量，尚处于基础研 究的发展阶段。预计2020年新型锂离 子电池将实现商业化，2030年新体系 电池实用化。
程将达到400公里，2030年达到500公里。
Tesla汽车：Model 3，续航里程 320 公里， 3.5 万美元， 2016 年 3 月发布，2017年实现量产。
2014年7月 2015年1月
福特汽车：新车的续航里 程 将 达 到 320 公 里 ， 年 内 （11月）推出。
2015年3月 2015年6月
世界范围内动力电池的研发和产业化 分布
3% 20%
德国
从技术与产业的角度
综合来看： 日本在技术方面依 旧领先； 韩国在市场份额方 面超越日本，占据第 一位；
20%
美国 日本 韩国
13%
24%
20%
中国 其他
中国的电池企业数
量最多，产能最大。
二、发展现状及需求分析—变化趋势
我国动力电池技术路线的变化趋势（2001-2015）
车用动力电池技术路线图
介绍
动力电池技术路线图编制组 （肖成伟 研究员） 2016年12月07日 厦门
内容
1. 研究背景
2. 发展现状及需求分析
3. 技术路线图
4. 技术创新需求
一、研究背景—新能源汽车国际现状
目前在国际上，混合动力汽车已实现商业化， 插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池 汽车处于应用示范阶段。 预计2020年以后：插电式混合动力汽车、 纯电动汽车将快速增长，步入应用普及的 发展阶段，2030年后燃料电池汽车市场将 大幅度提升。
未来相当长一段时期内，我国节能与新能源汽车将以普及应用插电式混合动力汽车、纯 电动汽车等新能源汽车为主要任务，迫切期待动力电池降低成本、提高性能。
研发新型锂离子电池和新体系电池、提升动力电池智能制造水平、完善验证测试方法和
标准体系，既是我国节能与新能源汽车的发展需求，也是我国动力电池发展的关键任 务，具有紧迫性。
2025
2025年达到： 比能量：单体250 Wh/kg，系统150
2030
2030年达到： 比能量：单体300 Wh/kg，系 统180Wh/kg； 能量密度：单体600 Wh/L，系 统350 Wh/L； 比功率：单体1500 W/kg，系 统1000 W/kg； 寿命：系统5000次/15年； 成本： 单体0.8元/Wh，系统 1.1元/Wh
“十三五” 计划--新能源 汽车重点研发专项（2016 —2020）
产业化的锂离子电池能量密度达到300 Wh/kg以上， 成本降至0.8元/Wh以下； 新型锂离子电池能量密度达到400 Wh/kg以上，新 体系电池能量密度达到500 Wh/kg以上。
《中国制造2025》
2020年：电池能量密度达到300Wh/kg； 2025年：电池能量密度达到400Wh/kg； 2030年：电池能量密度达到500Wh/kg。
2020年达到： 比 能 量 ： 单 体 350Wh/kg ， 系 统 250 Wh/kg； 能量密度：单体 650Wh/L ， 系统 320 Wh/L； 比 功 率 ： 单 体 1000W/kg ， 系 统 700 W/kg； 寿命：单体4000次/10年，系统3000次 /10年； 成本：单体0.6元/Wh，系统1.0元/Wh 2025年达到： 比 能 量： 单体 400Wh/kg ， 系 统 300 Wh/kg； 能量密度：单体 800Wh/L ，系统 500 Wh/L； 比 功 率： 单体 1000W/kg ， 系 统 700 W/kg； 寿命：单体 4500 次 /12 年，系统 3500 次/12年； 成 本 ： 单 体 0.5 元 /Wh ， 系 统 0.9 元 /Wh
质量能量密度（Wh/kg）
274.0
154.9
380.2
222.9
日立车载能源公司（HVE)
一、研究背景—企业规划（中国）
CATL
力神
内容
1. 研究背景
2. 发展现状及需求分析
3. 技术路线图
4. 技术创新需求
二、发展现状及需求分析—研发和产业化分布
目前世界范围内动力电池的研发和产业化主要集中在三个区域，分别位于德国、美 国和中日韩所在的东亚地区。锂离子动力电池的生产目前也主要集中在中日韩三个 国家。
一、研究背景—企业规划（韩国）
LG化学 SK公司
三星SDI
一、研究背景—企业规划（日本）
索尼 AESC
配套车辆 SOP时间 正极材料 负极材料 容量（Ah） 电压（V） 聆风 2010 LMO-NCA 石墨 32.5 3.75 二代聆风 2018 NCM523 石墨 56 3.7
体积能量密度（Wh/L）
2025
2030 新体系电池
2030年达到： 比 能 量 ： 单 体 500Wh/kg ， 系 统 350Wh/kg； 能 量 密 度 ： 单 体 1000Wh/L ， 系 统 700 Wh/L； 比功率：单体 1000W/kg ，系统 700 W/kg 寿命：单体5000次/15年，系统4000 次/15年； 成 本 ： 单 体 0.4 元 /Wh ， 系 统 0.8 元 /Wh
总产能：居世界首位（超过400亿瓦时的年产能）； 形成了珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津区域为主的四大动力电池产业化聚集区域； 超过100家动力电池企业开展动力电池及电池系统的研发及产业化工作； 超过1000亿产业资金的投入，技术研发及产业化进展显著。
二、发展现状及需求分析—技术现状
竞争力的大型动力电池公司，国
锂硫电池、金属空气电池等新体 系电池技术不断取得突破，比能 量达到400Wh/kg以上。
际市场占有率达到30%。固态电池、 产业发展处于国际领先水
内容
1. 研究背景
2. 发展现状及需求分析
3. 技术路线图
4. 技术创新需求
车用动力电池技术路线图—EV电池
2020 能量型锂离子电池
2020
2020年达到： 比 能 量 ： 单 体 200Wh/kg ， 系 统 120 Wh/kg； 能量密度：单体 400Wh/L ，系统 240 Wh/L； 比 功 率 ： 单 体 1500W/kg ， 系 统 900 W/kg； 寿命：系统3000次/10年； 成本：单体1.0元/质、优化固液界面
安全性的提升：
新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计 新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计 固、液电解质结合技术、新型材 料体系
成本的控制：
优化设计、提升制造水平 新材料应用、新制造工艺和装备 新型材料体系、新型制造工艺路线
车用动力电池技术路线图—PHEV电池
雷诺日产：将在 2020 年之前
将纯电动汽车 (EV) 的续航距 离提高到400公里以上，
2015年5月 2015年9月
通用汽车：雪佛兰 Bolt ，行驶 里程 200 英里（约 322 公里）， 3~3.5万美元，2017年上市。
大众汽车：研发一款超级电池，纯 电动续航里程有望达到 300 公里， 2020年提升至500km。
国外产品 国内产品
三元材料/石墨材料锂离子电池（量产）
关键材料：实现了国产化；
单体电池技术水平：与国外同一水平；
已形成了较为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过渡； 产品均匀一致性、系统集成技术、生产自动化程度：尚有差距。
国际能源署对世界各国新能源汽车销量预测
一、研究背景—动力电池的作用
动力电池作为能量储存装置，是电动汽车的核心部件。其性能的优劣直接影响电动汽车 的市场应用和普通消费者的接受度，如安全性、能量密度、功率密度、寿命以及成本等。
10000
目前混合动力轿车规模 使用-丰田系
功率密度（W/kg)
广泛应用于HEV、 PHEV、EV及FCV 启停功能轿车-国内外
对于插电式混合动力汽车， 电池系统成本需要降低至 1.5元/Wh。
为增加续航里程，必须增 加搭载动力电池系统存储 的能量。
若纯电动汽车续航里程达到 400公里，动力电池系统比能 量需要提升至250Wh/kg左右。
在不显著增加新能汽车重 量和体积的前提下，必须 提高动力电池的比能量和 能量密度。
二、发展现状及需求分析—动力电池的发展与需求
二、发展现状及需求分析—新能源汽车发展趋势
普及应用节能与新能源汽车的关键是要实现其经济性与使用的便利性与传统燃油汽车相当。 当前，混合动力汽车具备经济性和使用便利性，我国商用大客车已基本实现商业化。 插电式混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车与传统燃油汽车存在较大差距 ，提升经济性 和使用便利性是未来相当长一段时间内新能源汽车发展的主要方向。 国际上，预计2020年前后新能源汽车经济性和使用便利性将大幅度提升，纯电动汽车续航里