《新能源汽車動力電池技術年度跟蹤報告（2019年）》是電動汽車產業技術創新戰略聯盟（以下簡稱“聯盟”）2019年共性技術課題研究成果，由聯盟動力電池專業委員會研究編制，是國內外車用動力電池技術進展及發展趨勢的年度性跟蹤報告。報告主體框架包括：

• 動力電池產業發展概況

• 動力電池技術亮點

• 關鍵材料技術亮點

• 新體系電池技術進展

01

動力電池產品現狀

鋰離子動力電池向著高能量密度、高功率密度、長壽命、高安全，寬溫度、低成本的方向發展，各國相繼發布國家層面的技術發展規劃，爭相布局動力電池和新體系電池。采用高鎳三元正極材料與硅碳負極材料的高能量密度動力電池技術路線已成為行業共識。

目前，動力電池市場上主流產品的技術現狀如下：

• 磷酸鐵鋰動力電池：重量能量密度已超過170Wh/kg，體積能量密度達到360-390Wh/L，系統能量密度達到140Wh/kg以上，循環壽命超過5000次。

• 三元材料動力電池：方形鋁殼三元動力電池重量能量密度達到240Wh/kg，體積能量密度達到540-590Wh/L，系統能量密度超過170Wh/kg；軟包三元動力電池重量能量密度達到270Wh/kg，體積能量密度達到590-630Wh/L；圓柱形電池能量密度為230-260Wh/kg。

  三元動力電池和磷酸鐵鋰動力電池系統的價格分別在1.05元/Wh和0.95元/Wh以上。

02

動力電池技術亮點

• 高比能三元動力電池：采用高鎳正極材料和硅碳負極材料，輔以涂層改性的薄型化聚乙烯隔膜以及六氟磷酸鋰電解液，封裝形式以鋁塑膜軟包裝為主，重量能量密度達303Wh/kg，體積能量密度達669Wh/L，常溫1C充放電循環1564次容量保持率達到80%，高溫45℃循環1124次容量保持率達到80%，具備大倍率放電及快充能力，3C放電容量達到額定容量的91%，2C恒流充電可達額定容量的78%。

• 快充三元動力電池：快充（6C）動力電池采用無定型碳負極材料和無定形碳復合人造石墨負極材料，能量密度達到130Wh/kg，6C充電可實現不低于80%的額定容量，循環壽命可達1.2萬次；常規快充（2C）動力電池采用特殊的532小粒徑三元正極材料、石墨與無定形碳復合負極材料、薄型化聚乙烯（PE）熱復合陶瓷隔膜，能量密度達到200Wh/kg，功率密度大于1500W/kg，2C快充壽命已超過6000次。

• 高比能磷酸鐵鋰動力電池：通過材料納米化、化學體系優化、工藝制造改進以及輕量化設計等技術手段，軟包電池重量能量密度達到200Wh/kg，體積能量密度達到450Wh/L。

• “刀片”電池：比亞迪開發的138Ah的“刀片”磷酸鐵鋰電池，重量能量密度為166Wh/kg，體積能量密度為370Wh/L，電池系統能量密度達到140Wh/kg。

• 軟包大模組（HIMM）：采用高鎳正極材料和硅碳負極材料，模組電量為20-22kWh，重量能量密度和體積能量密度分別為248Wh/kg和500Wh/L，成組效率87%以上。電池系統容量120Ah，重量能量密度大于295Wh/kg，體積能量密度大于660Wh/L。

• 無模組電池系統（CTP）：采用三元材料體系，與傳統動力電池相比，零部件數量減少了40%，體積利用率提高了5-20%，能量密度提升了10%-15%，可達到200Wh/kg。

03

關鍵材料技術亮點

• 高鎳三元材料：通過雙元素/多元素復合摻雜、表面包覆非活性包覆物和活性包覆物、小粒徑單晶結構設計和大小顆粒材料混合使用，提高了材料的綜合性能。

  采用高性能前驅體，優化燒結工藝并經過特殊水洗和表面處理工序，合成的二次球高鎳NMC811材料，具有殘鋰低、雜質低、加工性能好、容量高、循環性能優異等特點。

  單晶材料主要向高鎳化、低鈷化、高電壓化三個方面發展，一般通過多次燒結工藝生產。開發的高鎳單晶NMC811材料具有較好的循環壽命、日歷壽命以及安全性能。

• 鎳鈷鋁材料：鋁元素的加入穩定了晶體結構，改善了循環性與熱穩定性，提升了材料的綜合性能。量產的鎳鈷鋁材料具有循環性能、儲存性能較好和產氣少等特點。

• 高鎳多元材料：鋁和錳的共摻雜抑制過渡金屬元素的溶出及其后續對負極表面固體電解質相界面（SEI）膜的破壞，提升材料長期循環的顆粒結構穩定性；鋁元素的引入提高了材料的熱穩定性；材料比容量達到195mAh/g以上。

• 高鎳無鈷材料：利用前驅體共沉淀合成工藝，合成了粒度均一結晶度高并且材料內部排列有序的前驅體。采用廉價的雙元素摻雜替代鈷元素，輔以特殊的表面洗滌和包覆工藝，改善了材料的電化學性能。材料比容量達到200mAh/g以上。

• 富鋰錳基材料：制備的聚陰離子修飾的層狀高比容量材料，在0.1C倍率條件下循環80次能提供300mAh/g的比容量，且具有更高的熱穩定性和更高的充放電電位；制備的具有單層相疇的新型O2相材料，在10mA/g的電流密度下能提供400mAh/g的比容量。

• 高性能隔膜：涂層改性隔膜可有效改善隔膜的表面張力，降低隔膜與極片的界面阻抗，提高隔膜的吸/保液性能；充放電過程中涂層能夠保持隔膜的完整性，可有效防止正負極之間的短路現象，提高電池使用的安全性能。水系PVDF涂膠聚乙烯隔膜和耐高溫芳綸涂層隔膜的應用，有助于提升動力電池的能量密度、循環壽命及安全性等。超高強度7μm基膜的涂覆改性隔膜已通過考核驗證。

04

新體系電池技術進展

• 固態電解質：開展了高離子電導率、寬電化學窗口和高離子遷移數的插層復合固態電解質(CSE)和鹵化物固態電解質的研究工作。

• 鋰硫電池關鍵材料：開展了過渡金屬氧化物的研究工作，研制的S/NiCo₂O₄復合材料實現了兼顧硫正極的質量和體積比容量的目標，并顯著提升了硫電極的循環穩定性。

  開展了將兼具快速嵌鋰特性和強氧化還原特性的Mo₆S₈引入到鋰硫電池的正極材料和以萘鋰為鋰化試劑的化學預鋰化的研究工作。

課題背景介紹

為推動電動汽車產業技術進步，電動汽車聯盟成立以來持續開展電動汽車關鍵零部件及共性技術研發工作，建立了“需求導向、共同投入、成果共享”的合作創新研發機制，即聯盟成員單位共同投入研發經費、共同研究、成果共享。截至目前，聯盟已開展了電動汽車相關37項關鍵零部件及共性技術課題研究（其中2019年12項課題研究），并在聯盟成員單位進行共享。近期，聯盟將通過公眾號分享2019年部分研究成果。

2020年，聯盟圍繞電動汽車整車及動力電池安全技術，將繼續啟動4項課題研究工作，具體如下：

• 電動汽車電池系統安全風險監測及故障預警規范研究（運行過程/充電過程）

• 電動汽車動力電池產品質量通用規范研究

• 純電動乘用車整車下落試驗評價規范研究

• 純電動乘用車底部抗碰撞能力要求及試驗方法研究

   

感興趣的單位可與聯盟秘書處聯系。

聯系人：劉國芳，18911615784，lgf@sae-china.org