电动汽车电池发展前景,电动汽车电池发展

1.如何评价电动汽车新电池技术

2.为什么固态电池将改变电动汽车的未来？

3.2020:新能源汽车动力电池市场四大要点，展望五大新技术

4.燃料电池新能源汽车发展的问题有哪些？应该如何解决？

5.电动汽车电池的发展

新能源电车现在越来越成为许多人买车的首选，它相比燃油车更智能、更省钱，但电池仍旧是一个大问题，如电池的续航、密度、重量、价格和安全等问题。其实动力电池也分很多种，今天，就和大家聊聊当前不同种类的新能源电池。

那么，当前的动力电池大致有以下几种，分别是三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、镍氢电池、固态电池。其中，新能源电车普遍采用的是三元锂电池和磷酸铁锂电池，正所谓“双雄争霸”。

三元锂电池：比较典型的，正是宁德时代的镍钴锰系列，行业里还有镍钴铝系列等。在电池中加入镍元素，是为了提升电池的蓄电量以便更好地提升续航。

特点是体积小、重量轻、能量密度较高，约为240Wh/kg，热稳定性较差，更容易出现自燃问题。耐低温，不耐高温，低温使用下限值为零下30°C，冬季电量衰减15%左右。而热失控温度在200°C-300°C左右，自燃风险较高。

磷酸铁锂电池：是指用磷酸铁锂作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池。相比于三元锂电池，其热稳定性更好一些，生产成本更低一些。而且磷酸铁锂电池的循环寿命会更长一些，一般为3500次，而三元锂电池一般在充放电2000左右开始衰减。

钴酸锂电池：钴酸锂电池也是锂离子电池的一个分支。钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出，但是钴酸锂电池安全性差、成本高。钴酸锂电池主要用于中小型号电芯，是电子产品中比较常见的电池，一般不用在汽车上。

镍氢电池：镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点。镍氢电池的电解液为不可燃的氢氧化钾溶液，所以即便发生电池短路等问题一般也不会引发自燃现象，安全性有保障，制造工艺成熟。

但是镍氢电池充电效率一般、无法使用高压快充，性能方面比锂电池差了很多，因此从锂电池广泛应用后，镍氢电池也可能逐步被替代。

以上给大家介绍的都是液态电池，那么关于固态电池呢？

相比液态电池而言，固态电池具有续航里程长、成本低、安全高、寿命更长等一些优势。不过作为一种新技术，目前固态电池仍然处于研发阶段，技术尚不成熟，生产成本比较昂贵。

目前，国内外的汽车厂家也在积极攻克固态电池技术难题，包括蔚来、宁德时代等一些厂家都在积极研发固态电池。而在2023年2月的时候，日产欧洲研发高级副总裁David Moss表示，日产已经成功开发出全固态电池。

此前，宁德时代也发布了一款名为“凝聚态电池”的全新产品，能够达到500Wh/kg能量密度，这几乎是当前三元锂电池能量密度的1.5倍。但并不是传统意义上的半固态电池，是一种新形态电池。

目前大多数液态电池的续航里程都只有400km到600km之间，固态电池的续航里程能够轻松突破1000km，充电速度相比于液态电池快3倍以上。

如果固态电池在新能源汽车上大规模应用开来，那将会极大加速新能源汽车的发展，期待各家大显身手，看看固态电池是否会成为新能源之光。

终究，随着新能源汽车的发展，对于电池的要求只会越来越高，于行业而言，技术迭代会带来更多的行业增值，于大众而言，出行方式和出行质量也在悄然发生改变。

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如何评价电动汽车新电池技术

锂电池是一种高性能电池，具有高能量密度、长寿命、轻便等优点，因此在数码产品、电动汽车等领域得到了广泛应用。本文将介绍锂电池技术的发展历程，帮助读者更好地了解这一领域。

硫化钛和金属锂的首次应用

1970年代，埃克森的M.S.Whittingham首次采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成了世界上首个锂电池，开启了锂电池技术的先河。

钴酸锂的发现

1980年，J. Goodenough发现钴酸锂可以作为锂离子电池的正极材料，这一发现为电池技术开辟了新的道路。

锂离子嵌入石墨的发现

1982年，伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子可以嵌入石墨中，这个过程既快速又可逆。这促使人们尝试利用这一特性制造充电电池。

锰尖晶石的应用

1983年，M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是一种非常优秀的正极材料。它不仅价格低廉、稳定，而且具有良好的导电、导锂性能。由于其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，因此即使在短路或过充电的情况下，它也能避免燃烧和爆炸的危险。

聚合阴离子的应用

1985年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极可以产生更高的电压，进一步提升了电池的性能。

商用锂离子电池的发布

1991年，索尼公司发布了首个商用锂离子电池，彻底改变了消费电子产品的面貌。

橄榄石结构的磷酸盐的应用

1996年，Padhi和Goodenough发现橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性。如今，这种材料已成为主流的正极材料。

锂离子电池的广泛应用

随着数码产品的普及，锂离子电池凭借其出色的性能在这些产品中得到了广泛应用，并逐渐扩展到其他领域。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。锂离子电池已成为市场主流。

为什么固态电池将改变电动汽车的未来？

如何评价电动汽车新电池技术

优势：

1.资源丰富：相比于锂等其他电池技术，钠在地球上分布更为广泛，资源更加丰富，因此更加容易获取。

2.成本较低：由于钠的价格相对较低，因此钠电池的制造成本相对较低，使得其在大规模应用方面更有优势。

3.高能量密度：钠电池的能量密度相对较高，可以实现比较长的续航里程，因此可以满足电动汽车等应用对于高能量密度的需求。

4.安全性高：相比于锂电池，钠电池的化学反应相对较为稳定，因此具有更高的安全性。

挑战：

1.技术成熟度低：钠电池技术目前仍处于研究和开发阶段，与锂电池等成熟技术相比，其技术成熟度仍有较大差距。

2.充放电效率低：钠电池的充放电效率相对较低，可能需要更长时间的充电和更频繁的充电，从而影响其在实际应用中的可用性。

3.体积较大：钠电池的电解质和电极相对较大，因此钠电池的体积相对较大，可能会对电池的应用造成一定的限制。

综上所述，钠电池技术具有一定的优势和挑战，在未来的发展中需要进一步解决技术瓶颈，提高钠电池的性能和可靠性，以满足电动汽车等领域对于高能量密度、低成本、高安全性的需求。

2020:新能源汽车动力电池市场四大要点，展望五大新技术

目前电动汽车的缺点是很明显的，但固态电池技术的使用将彻底改变它们的可用性。

世界接受电动汽车的速度越来越近，范围也越来越广，尤其是在里程焦虑不太严重的地区。例如，在电动汽车非常受欢迎的挪威，整个国家比我们的云南省还要小些，通勤时间也很短。

即使是最先进的电动汽车，充满电所需的时间也是潜在客户面临的实际问题。不过，这些担忧很快就会被固态电池技术所平息——固态电池技术将改变电动汽车的行业规则。这一进步将使快速充电时间缩短一半，并大幅提高续航里程——这几乎消除了电动汽车的缺点。这应该会让犹豫不决的消费者在选择纯电动汽车时更有信心。

固态电池VS锂离子电池

顾名思义，固态电池是用固体电解质而非液体制成的电池。用于制造电池的材料的差异和相关的化学变化使得电池在相同的体积中存储更大的能量（也称为能量密度）。与锂离子电池相比，这项新技术的优势是有可能将续航里程提高50%至80%。

从锂离子电池中去除大部分有机材料会带来更多的好处。它通过减少化学瓶颈来加快充电速度，在不到15分钟的时间内实现10%到80%的充电。此外，不使用钴和镍等矿物可以降低整体成本和碳排放。通过去除有毒和易燃的有机电解质，安全性也大大提高，降低了火灾的风险。

固态电池有什么问题?

尽管固态电池的优势显而易见，但要取代锂电池的行业地位并不容易。尽管固态电池需要更少的自然资源，但固体电解质的生产成本更高，因此锂离子电池仍然相对便宜。随着规模经济逐渐降低成本，这将不是一个大问题，但还有另一个问题。

固态电池是非常理想的，从商业角度来看，这是非常好的。然而，像QuantumScape这样专门从事这种技术开发的公司担心需求会超过他们的生产能力——至少在短期内是这样，因为每个汽车制造商都（或很快）完全加入了电动汽车的潮流，并希望这项技术为他们的汽车提供动力。

随着汽车需求的不断扩大，固态电池制造商将很难满足如此高的需求。这意味着锂离子电池技术将继续与新来者一起开发和制造。与此同时，其他电池技术也可能出现，这当然不是一件坏事。当考虑到对电网、消费电子产品和其他事物的总体需求时，世界将需要全面生产所有类型的电池。

电动汽车中的固态电池

虽然锂离子电池为当今的电动汽车提供动力，但汽车制造商已经意识到锂离子电池的局限性。因此，固态电池被寄予高度的期望。然而，目前还没有固态电池为量产汽车提供动力，但多家公司为这项技术已经开发了10年了或更长时间。

令人惊讶的是，这一领域的领导者不是特斯拉，而是丰田。自2012年以来，这家日本制造商已经开发了1000多项与设计相关的专利，这比其他任何汽车制造商都多。他们声称一次充电可以行驶将近700公里。在同样的条件下，正在开发的电动汽车的行驶里程将是传统锂离子电池汽车的两倍多。

丰田宣布与松下成立合资企业，成立Prime Planet能源与解决方案公司，这是一家专门从事汽车固态电池的公司。凭借这一战略合作伙伴关系和对发展的关注，丰田有望实现首个功能性量产固态电池。他们的目标是在本世纪20年代中期成为第一家销售这种电池的电动汽车公司。毕竟，这家公司创造了普锐斯——第一款同类汽车，因此拥有超过20年的电池专业知识。

随着世界各国政府要求减少排放和增加燃油里程的压力越来越大，制造商们正争先恐后地利用劣质锂离子电池的设计。然而，有了固态技术，这些下一代电池更安全、更高效、性能更好。它的续航里程远远超过当今任何领先的电动汽车，充电时间也更快，这一创新不仅有望改变电动汽车的游戏规则，而且有望改变整个行业。

燃料电池新能源汽车发展的问题有哪些？应该如何解决？

这里对2020上半年电动汽车动力电池市场情况进行梳理，以及对电池技术发展进行展望。

上半年市场情况要点

1.?电动汽车产量35.1万，同比下降42%，对应的动力电池需求（装机量）为17.8GWh，同比下降40%；而上半年动力电池产量约25GWh，大约有7.5GWh的库存；

2.?另一个锂电大头，电动自行车产量1150万辆，假设50%采用锂电?(一辆车15Ah?x?48V?=?0.72kWh)，加上20%换电需求，需求总量约为5GWh。

3.?锂电池正极材料产量16.4万吨，同比下降28%，其中三元7.1万吨（下降28%），磷酸铁锂4万吨（增加5%），钴酸锂2.9万吨（下降15%），锰酸锂2.4万吨（下降10%）；电解液（不宜库存）生产总量7.2万吨，同比下降18%。

4.?上半年18GWh装机量中，乘用车占比75%。

乘用车中，88%的装机用于纯电动汽车，而方形电芯为主导，占比达七成。

其中，三元电池装机占比超过了84%，磷酸铁锂电池全部用于纯电动乘用车。

电池新技术展望

1.?磷酸铁锂电池，电芯能量密度200Wh/kg（国轩高科宣称），市场主流为140-180Wh/kg；电池包能量密度140Wh/kg（比亚迪刀片电池），市场主流120Wh/kg左右；电池包成本约0.5-0.6元/Wh。

2.?三元锂离子电池，电芯能量密度300Wh/kg（力神宣称NCA），市场主流200-240Wh/kg；电池包能量密度250Wh/kg（宁德时代宣称），市场主流170Wh/kg左右；电池包成本约0.8-0.9元/wh。

3.?电池技术发展，仅仅围绕消费者对于电动汽车的痛点在五个方面发力：提升能量密度，保证安全，成本降低，满足快充（3C），提升环境适应性（-40度到60度）。

4.?提升能量密度一直都备受重视，目前创新工作集中在“材料”、“工艺”和“结构”三大方面，从以下五个要点进行详细论述：第一，正极材料

1.?三元高镍，宁德时代NCM811，容量200左右，SKI推出了NCM9电池。

2.?正极去钴，即镍酸锂LNO，克容量270左右，特斯拉添加5%Mg用于稳定结构，预计2023量产。

3.?进一步去镍，即富锂锰材料，容量可以达到300mAh/g，个人预计2025年量产。

第二，负极材料

1.?最早采用人造石墨，添加碳纳米管、石墨烯（市面上宣传的所谓石墨烯电池）等，增加导电性，容量300-340mAh/g。

2.?在石墨中添加10%左右的硅，松下在2017年已实现，克容量500-1000mAh/g。

3.?最终目标采用无锂负极，只需铜箔集流体（锂直接来源于正极）。

第三，电解质材料

从常规电解质到多元高压电解质，到最终的全固态电解质。

（来源：研究）

全固态电解质有三种技术路线，聚合物，硫化物和氧化物，目前需要解决离子导电率和界面阻抗的两大难题。

第四，工艺

1.?采用超厚电极，特斯拉干法涂布技术，可将正极片单边厚度从100微米做到200微米左右，减少NMP溶剂的使用。

2.?采用超薄的铝箔（小于10微米）和铜箔（小于6微米）的集流体，实现高导电率、高强度、高柔韧性和高结合力。

3.?把隔膜减薄（3-10微米），增加穿透性，但同时兼顾耐穿刺、机械强度、隔离和耐热特性。

4.?做大电芯和做长电芯（刀片电池），最终降低电芯内非活性材料。

第五，结构

1.?采用大模组（特斯拉，宁德时代“CTP”）或者真正无模组技术（比亚迪刀片电池）；

2.?将“三电”融入底盘一体化设计，需要电池厂商深度参与车厂前期设计，对整车影响有待验证（特斯拉Model?3，宁德时代所谓“CTC”）

(文：汽车人参考）

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

电动汽车电池的发展

一、燃料电池新能源汽车发展的问题

①相对较短的使用寿命

从新能源汽车燃料电池的发展来看，燃料电池使用寿命短是主要的技术问题。除了生产成本高之外，燃料电池催化剂在相应的一段时间后会被严重消耗，影响燃料电池的使用寿命，缩短使用寿命，增加成本。

②成本相对较高

燃料电池新能源汽车的生产成本高，对产品的量产影响很大。燃料电池的高生产成本在未来不会有太大变化。这主要是因为铂是一种相对昂贵的金属。一个150千瓦的燃料电池需要60克铂作为催化剂。加上其他成本，用车成本会大幅增加。

③基础设施建设不完善

目前，燃料电池新能源汽车的基础设施还不完善，这也是阻碍其推广发展的重要因素。日常生活中，燃料电池新能源汽车的推广需要足够的氢站。我国在这一领域的发展刚刚起步，加氢站相对较少，成为燃料电池新能源汽车发展的重要障碍。

二、发展燃料电池新能源汽车的创新举措

①降低生产成本

燃料电池新能源汽车要想发展好，就必须将电池生产成本降到最低。燃料电池的发展虽然存在不足，但随着技术的进步和人们经济水平的进一步提高，在未来的发展中会在解决相应问题上有所突破。要实现燃料电池新能源汽车的创新发展，必须妥善处理和解决电池的生产成本和使用寿命问题。生产成本高的最大原因是铂的应用，影响整体生产成本。因此，在未来的创新发展过程中，有必要减少铂催化剂的使用或寻找能够替代铂的催化剂。无论取得什么突破，都可以有效降低生产成本。

②建立健全的安全标准

当务之急是更加重视安全标准建设，结合当前燃料电池新能源汽车发展的不足，完善安全标准，切实提高新能源汽车的安全性能。明确燃料电池新能源汽车零部件的安装要求和防护等级要求，明确燃料加注标准、储氢容器、低压防护和超压防护。新能源汽车还应注重建立氢浓度检测仪联动安全措施，进一步完善动力电路系统安全要求，构建统一的新能源汽车安全标准，切实提升车辆整体性能，从而推动发展。燃料电池新能源汽车。

在燃料电池新能源汽车的创新发展过程中，要重视基础设施建设。燃料电池新能源汽车的缺点很明显，但它们的优点也很突出。对充电桩和加油站的基础设施一视同仁，希望提前做好新能源汽车的基础设施规划，为新能源汽车市场多元化发展打下坚实基础，对燃料普及起到积极推动作用。

纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，其次为铅酸电池、镍氢电池和钠电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，日本拥有的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量最多。从日本国内的专利申请量来看，超过90%的专利申请也来自日本申请人。无论是从世界专利申请的拥有量角度，还是从日本专利申请中日本申请人所占的份额角度，日本在纯电动汽车用蓄电池及其管理系统领域都是实力最强者，掌控着绝大部分专利技术。

作为世界上最大的汽车生产和消费国，美国纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，锂电池相关专利数量占动力电池专利数量的70%以上，其次为铅酸电池、镍氢电池、空气电池和钠电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，截至2010年6月，美国的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量位于日本之后，排名第二。从美国国内的专利申请量来看，在和纯电动汽车用蓄电池及其管理系统有关的专利申请中，来自日本申请人的专利最多，接近总量的60%，而来自美国申请人的专利申请数量次于日本。 纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，其次为铅酸电池、镍氢电池、钠电池和空气电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，截至2010年6月，德国的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量居世界排名第6位，与排名首位的日本专利数量相差很大，仅占日本申请量的11%。从德国国内的专利申请量来看，德国申请人持有的专利约占总量的43%，高于排名第二的日本。在全球范围来看，德国在纯电动汽车用蓄电池及其管理系统领域的技术实力远不及日本，但是在本国范围内，德国拥有较强的技术优势，专利拥有量高于日本。

欧洲知名咨询公司罗兰贝格于2013年6月7日在上海发布的一份报告称，全球电动汽车的制造前景不甚乐观，但中国除外。

该报告通过将七大主要汽车制造国德国、法国、意大利、美国、日本、中国、韩国的电动汽车市场加以比较，从技术、产业发展以及市场发展等方面详细分析各国电动汽车行业发展现状。

报告指出，生产电动汽车带来的利润空间远远不及生产传统汽车，这种成本偏高而获益有限的情况，加上预期未来几年内油价趋于稳定，使电动汽车的成本劣势愈加明显。但在上述七国中，只有中国对电动汽车产业的投入没有下降。罗兰贝格合伙人沈军表示，中国的电动汽车市场从长期来看仍会保持向上发展的势头 中日韩三国继续占据主要市场，2012年三国电池市场占有率分别为37%，28%和33%，其中中国所占比率最大，在一定程度上助推了电动汽车的发展。 电池快充寿命衰减惊人盲目建站风险大私人购买新能源汽车补贴标准出台后，部分试点城市的“再补贴”政策也随即出台，新能源汽车消费正逐步启动。面对广阔的市场前景，国家电网、南方电网、中海油、中石化等巨头纷纷跑马圈地，各地掀起一股兴建充电站的风潮。上海漕溪、深圳龙岗、成都石羊、唐山南湖、延安、郑州、南宁等地已经建成、在建或近期将开建大量的充电站，其中上海计划在三年内达到5000个充电桩的规模；长春计划三年内建成15个充电站和5000个充电桩……电池尺寸、充电接口是否统一？电池质量能否过关？快速充电对电池的损害究竟有多大？等一系列问题开始暴露出来。

当前我国电动汽车电池技术发展很快，但存在两个明显缺点。电动汽车电池的第一个缺点就是缺乏深层次技术，比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等，在这些方面我们研发还不够，没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚。另一个缺点是缺乏评价体系，虽然现在我国部分电动车运行很好，但缺乏好的评价系统。比如电池的安全性怎么样，在高温、低温环境下能不能正常工作，这些都没有一个好的评价。

在中国这样一个人口稠密的国家，电动汽车市场潜力巨大，与电动汽车发达国家相比，还有不小差距。所以我们必须追上发达国家电动汽车研发的步伐，从电源、集成电路、电源板块等方面进行认真研发，齐心协力把电池产业做大做强。我国汽车用动力电池已开始由研发进入到产业化阶段，并出现了加快发展的势头。电动汽车动力电池研发产品的主要性能已居国际先进水平，但需要解决一些薄弱环节。目前国产车用动力电池已显示出了较明显的成本优势，部分企业能量型动力电池成本仅是日、美企业的一半左右，这就意味着，我国电动汽车的商业化有条件加速推进，并以成本优势实现大规模出口。 全球动力电池产业目前面临技术制约和成本制约，只有当动力电池性能得到改善、成本大幅降低、规模化应用之后，才能带动其他较为成熟的环节的大力发展。因此动力电池是电动汽车产业链中最具投资价值的环节，最有可能获得超额收益，其他如电机和电控系统环节有较为成熟技术和市场基础，竞争者众多，可能只能获得平均收益。