中国动力电池技术路线图

产业发展阶段。 新体系电池技术取得显 著进展。动力电池产业 发展与国际先进水平接 轨，形成几家具有较强 国际竞争力的大型动力 电池公司。
产业成熟阶段。 新体系电池实现 实用化，电池单 体比能量达到 500Wh/kg以上， 成本进一步下 降。
三、技术路线图—EV电池
2020 2025 2030 新体系电池
mAh/g，
首次库伦效率≥80% 硅碳材料：800mAh/g， 寿命≥2000次
首周库伦效率≥85%
硅碳材料： 1000mAh/g， 寿命≥2000次
mAh/g，
首周库伦效率≥85% 硅碳材料：1200mAh/g， 寿命≥2000次
性能提升：
通过包覆和掺杂等方法改进无 提高容量、库伦效率和循 环性能，并逐步降低成本 进一步提高容量、库伦效
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
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
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。
《中国制造2025》
① 2020年：单体电池的能量密度达到300Wh/kg。 ② 2025年达到400Wh/kg。 ③ 2030年达到500Wh/kg。
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，分别位于中日韩所在 的东亚地区、北美、欧洲。
世界范围内动力电池的研发和产业化 分布
2030年达到： 比能量：单体 500 Wh/kg ，系统 350Wh/kg； 能量密度：单体 1000 Wh/L ，系 统 700 Wh/L ； 比 功 率 ： 单 体 1000 W/kg ，系统700 W/kg 寿 命 ： 单 体 3000 次 ， 系统3000次； 成 本 ： 单 体 0.4 元 /Wh ， 系 统 0.8元/Wh 优化新型材料体系、使用新型电池 结构
镍 锰 高 压 尖 晶 石 :
135mAh/g 富锂氧化物固溶体材料： 300 mAh/g:
镍锰高尖晶石:140 mAh/g
富锂氧化物固溶体材料： 300mAh/g 其他新型材料: 350 mAh/g
性能提升：
通过提高镍含量，提高其比容 提高电池工作电压，提升 通过产品改性提高高电压
量，通过掺杂、包覆和表面处
2025
2025年达到： 比能量： 单体250 Wh/kg 系统150 Wh/kg 能量密度：单体500 Wh/L 系统300 Wh/L 比功率： 单体1500 W/kg 系统1000 W/kg 寿命： 单体4000次/10 年 系统3500次/10年 成本： 单体0.9元/Wh 系统1.3元/Wh
磷酸铁锂： 165mAh/g 三元材料： 200mAh/g
锰酸锂： 115 mAh/g
磷酸铁锂：165 mAh/g 三元材料： 210mAh/g
锰酸锂： 115 mAh/g
磷酸铁锂： 165 mAh/g 三元材料： 220 mAh/g
镍锰高尖晶石: 130mAh/g
富锂氧化物固溶体材料： 280 mAh/g
寿命的提升：
开发长寿命正、负极材料、提升电 解液纯度并开发添加剂、优化电极 设计、优化生产工艺与环境控制 新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计 采用电极界面沉积、开发新体系锂 盐、优化生产工艺与环境控制 新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计 引入固态电解质、优化固液界面 固、液电解质结合技术、新型材料 体系 新型材料体系、新型制造工艺路线
一、研究背景—相关规划
《节能与新能源汽车国
家规划（2012—2020）》
2020年： ①动力电池模块的质量密度达到300瓦时/公斤以上； ② 成本降至1.5元/瓦时以下；。
“十三五计划”--新能源
汽车重点研发专项（2016
—2020）
①产业化的锂离子电池的能量密度达到300 Wh/kg以 上，成本降至0.8元/Wh以下。 ②新型锂离子电池的能量密度达到400 Wh/kg以上， 新体系电池的能量密度达到500 Wh/kg以上。 。
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： 单体5000次 /10年 系统4000次/10年 成本： 单体0.8元/Wh 系统1.1元/Wh
比能量和比功率的提升：
满足400 KM以上纯电动EV应用需求
满足500 km以上纯电动EV应用需求
能量型锂离子电池
满足300 KM以上纯电动EV应用需求
2020年达到： 比 能 量 ： 单 体 350 Wh/kg ， 系 统 260 Wh/kg； 能量密度：单体 650 Wh/L ，系统 320 Wh/L 比 功 率 ： 单 体 1000 W/kg ， 系 统 700 W/kg 寿命：系统2000次 成本：单体0.6元/Wh，系统1.0元/Wh
梯次利用技术路线图：
三、技术路线图—关键共性技术（回收）
回收技术路线图：
谢谢！
引入固态电解质、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
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 优化设计、提升制造水平 新型材料体系、新型制造工艺路线
三、技术路线图—关键材料(正极）
正极材料路线图：
2020 2025 2030
锰酸锂： 110mAh/g
2025
2025年达到： ①溶剂：使用部分氟化溶剂 与少量离子液体 ②锂盐：复合锂盐 ③添加剂：多功能添加剂 主要 性 能 ：电 化 学 窗 口 >5V，电导率 10-2S/m，可燃性降低， 安全性提高
2030
2030年达到： ①高性能有机液体电解液 ②全固态无机固体电解质 ③固体聚合物电解质 主要 性 能 ：电 化 学 窗 口 >6V，电导率 10-2S/m ，无安全隐患， 更长寿命
基于现有高容量材料体系提升材料 的功率性能、优化电极设计 基于现有高容量材料体系提升材料的 功率性能、优化电极设计 优化新型材料体系、使用新型电池 结构
寿命的提升：
开发长寿命正、负极材料、提升 电解液纯度并开发添加剂、优化 电极设计、优化生产工艺与环境 控制 新型隔膜、新型电解液、电极安 全涂层、优化电池设计 开发长寿命正、负极材料、提升电 解液纯度并开发添加剂、优化电极 设计、优化生产工
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，形成了超过400亿瓦时的年生产能力，技术研发及产业化进展显著。
二、发展现状及需求分析—动力电池的发展与需求
务，具有紧迫性。
二、发展现状及需求分析—动力电池的发展目标
我国动力电池发展大致分为三个阶段，目标如下：
2020年
2025年
2030年
技术提升阶段。 新型锂离子电池实现产 业化。动力电池实现智 能化制造，产品性能、 质量大幅度提升，成本 显著降低，纯电动汽车 的经济性与传统汽油车 基本相当，插电式混合 动力汽车步入普及应用 阶段。
国 际 能 源 署 预 测 数 据
新能源汽车 发展迅速
传统汽车呈 下行趋势
一、研究背景—新能源汽车国内现状
我国节能与新能源汽车已形成了较为完善的研发体系和产业体系，研制了系列产品，新能源
汽车推广应用示范数量居世界前列。
面向未来，我国节能与新能源汽车将继续保持与国际先进水平接轨，以大规模商业化普及应
比能量的提升：
基于现有高容量材料体系、优化电 极结构、提高活性物质负载量
2025年达到： 比能量：单体400 Wh/kg 系统300 Wh/kg 能量密度：单体800 Wh/L 系统500 Wh/L 比功率：单体1000 W/kg 系统700 W/kg 寿命：单体2000次，系统2000次 成本：单体0.5元/Wh，系统0.9元 /Wh 应用新型材料体系、提高电池工作电 压

重点材料 高纯度氟化溶剂与离子液体合 成技术
电解液组分的高度纯化技术
高性能固体电解质材料的制造 技术

性能提升 高电压、长寿命 高电压、高安全、长寿命
高纯度、高稳定性
三、技术路线图—关键共性技术（制造）
制造技术路线图：
三、技术路线图—关键共性技术（测试评价）
测试评价技术路线图：
三、技术路线图—关键共性技术（梯次利用）
3%ห้องสมุดไป่ตู้20%
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； 韩国在主要企业产
20%
美国 日本 韩国
品竞争力强；
中国的电池企业数 量最多，产能最大。
13%
24%
20%
中国
其他
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）
总产能：居世界首位
定型碳和硅碳基材料，优化生
产工艺.
率和循环性能，降低成本
三、技术路线图—关键材料(隔膜）
隔膜材料路线图：
三、技术路线图—关键材料(电解液）
电解液材料路线图：
2020
2020年： ①溶剂：EC基混合溶剂 ②锂盐：单一锂盐（LiPF6）为主 ③添加剂：VC/FEC 主要性能：电化学窗口 <4.5V ， 电导率 10-2S/m
中国动力电池技术路线图
动力电池技术路线图研究组
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。
理等技术手段，提高循环性能
热安全性能和循环稳定性
能
使用条件下的循环性能
三、技术路线图—关键材料(负极）
负极材料路线图：
2020 2025 2030 石墨材料： 360 mAh/g 无定型碳材料： 400
石墨材料：360 mAh/g 无定型碳材料：280
石墨材料：360mAh/g
无定型碳材料： 350 mAh/g，
安全性的提升： 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
三、技术路线图—EV之新体系电池
三、技术路线图—PHEV电池
2020
2020年达到： 比能量：单体200 Wh/kg 系统120 Wh/kg 能量密度： 单体400 Wh/L 系统240 Wh/L 比功率： 单体1500 W/kg 系统900 W/kg 寿命： 单体3000次 系统3000次 成本： 单体1.0元/Wh 系统1.5元/Wh
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
用为目标，加快提升技术水平，加速产业发展，预计2020年我国新能源汽车市场保有量将达 到500万辆，生产产能将达到200万辆，2025年将生产产能将达到300万辆。
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