动力电池技术路线图介绍

适应性和安全性等关键问题。
电池实用化。
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。
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
新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计
优化设计、提升制造水平
备注：电池寿命为全寿命周期要求。
优化新型材料体系、使用新型电池 结构
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
奥 迪 ： 发 布 全新 Q6 e-tron quattro 概 念2车015，年续9月航 里 程 500km，2020年上市。
二、发展现状及需求分析—动力电池是关键
二、发展现状及需求分析—动力电池的发展与需求
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、 新体系电池：包括锂硫电池、锂空气
二、发展现状及需求分析—技术现状
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。
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
体积能量密度（Wh/L） 274.0
质量能量密度（Wh/kg） 154.9
二代聆风 2018
锂硫电池、金属空气电池等新体 平。
系电池技术不断取得突破，比能
量达到400Wh/kg以上。
内容
车用动力电池技术路线图—EV电池
2020
2025
能量型锂离子电池
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
产业发展阶段。
产业成熟阶段。
新体系电池技术取得显著进展。 新体系电池实现实用化，
动力电池产业发展与国际先进水 电池单体比能量达到
平接轨，形成2-3家具有较强国际 500Wh/kg以上，成本进一
竞争力的大型动力电池公司，国 步下降；动力电池技术及
际市场占有率达到30%。固态电池、 产业发展处于国际领先水
1000 低速车规模使用-中国
镍
氢
铅酸
100
锂离子
广泛应用于HEV、 PHEV、EV及FCV
10
100
能量密度（Wh/kg）
1000
一、研究背景—国家规划（德美韩日）
韩
德
国
国
日
美
本
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）》
“十三五” 计划--新能源 汽车重点研发专项（2016 —2020）
比能量的提升：
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
2025
2025年达到： 比能量：单体250 Wh/kg，系统150 Wh/kg； 能量密度：单体500Wh/L，系统300 Wh/L； 比功率：单体1500W/kg，系统1000 W/kg； 寿命：系统4000次/12年； 成本：单体0.9元/Wh ，系统1.3元/Wh
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
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
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。
NCM523 石墨 56 3.7
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
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。
国 际 能
新能源汽车 发展迅速
源
署
预
测
数
据
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 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。
《中国制造2025》
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。
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。
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。
新型隔膜、新型电解液、电极安全 涂层、优化电池设计
优化设计、提升制造水平
新材料应用、新制造工艺和装备
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
三、技术路线图—关键材料（正极）
重点发展材 料
高镍材料
高电压材料 富锂氧化物 固溶体材料
其他新型材料
实现目标
差距分析
实现路径
预计2020年比容量将突 破 215mAh/g ， 2025 年 将突破225mAh/g。
通过提高电池充电截止 电压是提升锂离子电池 能量密度最为直接有效 的手段和方法，高电压 材料需要大幅提升热安 全性能和循环稳定性能
比能量和比功率的提升：
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
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
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
成本的控制：
优化设计、提升制造水平
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
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
备注：电池寿命为全寿命周期要求。
优化新型材料体系、使用新型电池 结构
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
车用动力电池技术路线图—PHEV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/Wh，系统1.5元/Wh
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
应用新型材料体系、提高电池工作电 压
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