BMW干貨：2025電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展趨勢(shì)

　　從基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化兩個(gè)層面來看，至2025年能夠滿足電動(dòng)汽車大規(guī)模生產(chǎn)的儲(chǔ)能技術(shù)，目前只有鋰離子電池。而鋰電池發(fā)展的核心或者說是瓶頸，還是正極材料。

　　面向未來電動(dòng)化的全面普及，鋰電池的整體發(fā)展趨勢(shì)是什么?未來能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用化的正極材料到底有哪些?智電汽車結(jié)合BMW以及國內(nèi)的研究報(bào)告，分兩次對(duì)上述兩個(gè)問題。

　　一、續(xù)航里程482 km的BEV，需要多大的能量密度及功率?

　　根據(jù)BMW公司的預(yù)算，目前用動(dòng)力電池的功率/能量密度的比值(P/E)，衡量新能源汽車的動(dòng)力體系的需求，混合動(dòng)力汽車(HEV)的P/E約為15、插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)約為8、鋰電純電動(dòng)汽車(BEV)約為3。

　　至2025年，如果BEV的續(xù)航里程普遍需要滿足300 mile，即482 km的需求，電池系統(tǒng)的質(zhì)量比能量密度至少需要提升2.5倍，功率密度提升1.5倍。

　　2015年，目前我國電池系統(tǒng)的能量密度約在100-120Wh/kg左右，提升2.5倍就是250 Wh/kg-300Wh/kg。此外，為保證電池的安全，實(shí)際運(yùn)用的能量一般限制在電池標(biāo)注能量的80%。

　　如果再考慮突然提速、空調(diào)使用及環(huán)境溫度變化時(shí)，大電流充放電條件下的負(fù)面影響，例如，鋰離子移動(dòng)阻力更大，連接件電阻導(dǎo)致的額外能量消耗等，實(shí)際能量密度的提升幅度要求將更高。

　　二、除能量密度外，低溫倍率性、電流承載強(qiáng)度、價(jià)格是制約動(dòng)力電池發(fā)展的關(guān)鍵

　　一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，需要滿足消費(fèi)者各個(gè)方面的需求，性能提升是多樣化的。對(duì)于動(dòng)力電池，除能量密度外，還包括低溫功率輸出、充電電流、循環(huán)壽命、價(jià)格、安全性等。

　　從BMW的分析來看，至2025年，動(dòng)力電池的常溫功率、壽命、安全性，并不是阻礙電池發(fā)展的主要因素，電池需要突破的瓶頸主要有以下四點(diǎn)。

　　1.體積能量密度需要提高4倍，達(dá)到800 Wh/l，質(zhì)量比能量密度達(dá)320 Wh/kg;

　　2.低溫功率提高1.5倍，達(dá)1000 W(10S，50%Soc，-25oC);

　　3.充電電流強(qiáng)度提升3倍，達(dá)300 A;

　　4.價(jià)格降低3倍。

　　BMW的測(cè)算結(jié)果，與我國動(dòng)力電池的導(dǎo)向存在差異。我國由于多采用熱穩(wěn)定性較高、晶體構(gòu)造穩(wěn)定的聚陰離子型的磷酸鐵鋰為正極材料，對(duì)動(dòng)力電池的循環(huán)性、安全性十分看重。但在這兩方面，至少從BMW的分析結(jié)果看，可能并不是阻礙現(xiàn)階段發(fā)展的瓶頸。

　　上表是，主流新能源汽車產(chǎn)品及動(dòng)力電池的一些參數(shù)。雖然是2014年的數(shù)據(jù)，國外廠家堅(jiān)持三元系發(fā)展的路徑是非常清晰的，而且以錳酸鋰LMO打天下的日產(chǎn)公司，也逐步向鎳鈷錳酸鋰NCM轉(zhuǎn)化。松下的系統(tǒng)能量密度已經(jīng)達(dá)到170 Wh/kg。