动力电池技术路线图介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,车用动力电池技术路线图动力电池技术路线图编制组,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,内容1.研究背景2.发展现状及需求分析3.技术路,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。,传统汽车呈下行趋势,国际能源署预测数据,新能源汽车发展迅速,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。,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,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,。,国际能源署对世界各国新能源汽车销量预测,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,10,100,100,1000,1000,10000,能量密度（,Wh/kg,）,功率密度（,W/kg),目前混合动力轿车规模使用,-,丰田系,锂离子,镍氢,酸铅,启停功能轿车,-,国内外,低速车规模使用,-,中国,广泛应用于,HEV,、,PHEV,、,EV,及,FCV,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。,101001001000100010000能量密度（Wh/k,一、研究背景,国家规划（德美韩日）,韩国,日本,美国,德国,一、研究背景国家规划（德美韩日）韩国日本美国德国,一、研究背景,国家规划（我国）,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,。,节能与新能源汽车国,家规划（,2012,2020,）,中国制造,2025,“十三五”计划,-,新能源,汽车重点研发专项,（,2016,2020,）,一、研究背景国家规划（我国）2020年：产业化的锂离子电池,一、研究背景,企业规划（韩国）,LG,化学,三星,SDI,SK,公司,一、研究背景企业规划（韩国）LG化学三星SDISK公司,AESC,配套车辆,聆风,二代聆风,SOP,时间,2010,2018,正极材料,LMO-NCA,NCM523,负极材料,石墨,石墨,容量（,Ah,）,32.5,56,电压（,V,）,3.75,3.7,体积能量密度（,Wh/L,）,274.0,380.2,质量能量密度（,Wh/kg,）,154.9,222.9,索尼,一、研究背景,企业规划（日本）,日立车载能源公司（,HVE),AESC配套车辆聆风二代聆风SOP时间20102018正极材,一、研究背景,企业规划（中国）,CATL,力神,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,内容1.研究背景2.发展现状及需求分析3.技术路,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。,二、发展现状及需求分析,研发和产业化分布,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；,中国的电池企业数量最多，产能最大。,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,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（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变化趋势我国动力电池技术路线的变化趋,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。,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,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，纯电动汽车续航里程将达到,400,公里，,2030,年达到,500,公里。,福特汽车,：新车的续航里程将达到,320,公里，年内（,11,月）推出。,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,1,月,2015,年,3,月,2015,年,6,月,2015,年,9,月,2014,年,7,月,奥迪,：发布全新,Q6e-tron quattro,概念车，续航里程,500km,，,2020,年上市。,通用汽车,：雪佛兰,Bolt,，行驶里程,200,英里（约,322,公里），,33.5,万美元，,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,。,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。,2015,年,5,月,2015,年,9,月,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,二、发展现状及需求分析,动力电池是关键,提升新能源汽车的经济性，需降低成本,新能源汽车因全部或部分采用电力驱动，与传统燃油汽车相比较，能够减少燃料消耗，,目前新能源汽车在全生命周期内燃料消耗节省的费用尚不能抵消所增加的成本。,动力电池是关键,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,。,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。,增加纯电驱动行驶的续航里程,为增加续航里程，必须增加搭载动力电池系统存储的能量。,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是关键提升新能源汽车的经济性,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。,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。,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。,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,二、发展现状及需求分析,动力电池的发展目标,2025,年,2030,年,2020,年,技术提升阶段。,新型锂离子电池实现产业化。能量型锂离子电池单体比能量达到,350Wh/kg,，能量功率兼顾型动力电池单体比能量达到,200Wh/kg,。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。,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,2-3,家具有较强国际竞争力的大型动力电池公司，国际市场占有率达到,30%,。固态电池、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。,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；动力电池技术及产业发展处于国际领先水平。,我国动力电池发展大致分为三个阶段，目标如下：,二、发展现状及需求分析动力电池的发展目标2025年2030,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,内容1.研究背景2.发展现状及需求分析3.技术路,车用动力电池技术路线图,EV,电池,20202025,2030,2025,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,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,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,基于现有高容量材料体系、优化电极结