动力电池国内外发展现状

2023年11月24日发(作者：advantage)

动力锂电池国内外发展概况

1.1 国外发展现状

随着化石能源的逐渐枯竭，环境污染越来越严重，世界上主要发达国家都制

定了一系列的新能源研发计划。随着燃油车禁售时间的逐步接近，各个国家也都

加大力度在车用动力电池上进行技术的研发和产业的发展。美国、欧洲、日本等

国家，由于锂电池技术发展的比较早，在技术，产业以及研发上有着很明显的技

术优势。日本在技术上有明显的优势。韩国在电力电池制造方面处于领先地位，

研发和制造能力很强，而美国在科学研究方面处于领先地位。

2009年，日本政府启动了“上升计划”（创新电池科学和基础研究）和uead

（下一代高性能汽车电池系统）。随着产业的调整和技术的发展，日本政府于

2013年修订并更新了电力电池技术路线图。该路线图介绍了电动汽车的二次电

池和固体电池技术。从技术指标、能量密度、比功率、成本和使用寿命等方面确

定了电池技术的发展方向。（具体各项参数指标如下图）

图1.1 日本动力电池发展线路图

最早的锂离子电池就是由日本的索尼公司研发商用的，目前市面上绝大多数

3c数码产品用的都是锂电池，后来索尼将18650圆柱形电池技术转卖给了日本

的松下公司，松下公司也就成为了最具代表性的锂离子电池设计制造公司。同时

伴随着特斯拉在电动汽车行业的发展，它使用的松下电池也让松下公司成为了目

前动力锂电池行业的领导者占据了全球市场的20%。松下公司主要生产的是

18650和最新的21700圆柱形电池，这两种电池都是三元材料锂电池，拥着这较

高的能量密度，电池的单体能量密度能够达到300Wh·kg-1。

图1.2 日本经济产业省设置的动力电池系统相关参数目标值

韩国知识经济部也宣布大力推进动力锂电池的研发，重特别是锂离子电池单

元、模块、系统和关键原材料的研发。电动汽车方面主要关注能量密度、安全性

和低成本。领导绿色社会二级电池技术研发项目，包括锂离子电池关键材料和应

用技术研究（储能纯电动汽车）、评价和测试基础设施、新一代电池研究-2020

年计划，基础研究，关键原材料，测试评估和标准，电力电池的应用准备建设完

善的电力电池产业链在韩国。韩国锂电池技术的代表企业是LG和三星。所有这

些国家都以先进的技术和低成本的战略迅速开放了市场，并且发展迅速。在电池

包装中，LG化工采用复合柔性包装设计，被公认为世界领先的柔性包装技术。

目前LG生产的动力电池单体能量密度能够达到170-180 Wh·kg-1，同时计划在

2020能够大规模生产能量密度超过250Wh·kg-1的锂锰电池。

美国一直都在大力支持锂离子动力电池的研发工作。2013年，美国国家能

源局宣布了关于动力电池的研发路线，目标要求是单体电池的能量密度达到

350h·kg-1。 为达到这一目标，美国先进电池联盟提出的发展方向是：正极采用

高压三元材料、负极采用硅基或锡基材料、同时使用阻燃电解质、5V高压电解

质和高性能电解液，隔膜采用陶瓷隔膜。

图1.3美国动力电池发展规划

“电动汽车无处不在大挑战”是美国能源部清洁能源大挑战系列计划的其中

之一,它的目标是实现研究和产业等的多方协作，实现技术的快速开发,同时实现

产业的快速发展，计划在未来10年将纯电动汽车完全商业化，并使纯电动汽车

可以与传统燃料车辆竞争，同时在经济性方面，让普通消费者可以接受。这项计

划的重点是发展动力电池、车辆轻量化、电力驱动系统、高效能源控制和充电设

施五个领域的技术，以实现纯电动汽车性能的提高和成本的降低。技术蓝图的目

标是，可以使一辆行驶里程280英里的纯电动汽车在购买五年后的总购买和运行

成本与一辆同等规模的燃料汽车相比。该项目重点支持插电式混合动力电动汽车

锂离子电池技术的研发。到2022年，将能量密度提升到2500Wh·kg-1，同时大

幅度降低成本。

美国通过促进动力电池和其他电化学储能设备的发展，增加混合动力和电动

车辆的市场份额。能源先进研究项目办公室支持运输电蓄能电池技术和汽车下一

代储能系统的项目，发展超越传统高能量密度和低成本的锂离子电池动力电池技

术，主要包括先进的电池系统、电池结构和制造工艺，如设定电池水平指标为：

质量能量密度200Wh·kg-1,体积能量密度达300(W·h)/L,循环寿命达到1000 次,

成本不高于250 美元/k W·h。计划发展的下一代能源储存技术,在5年内将能量

密度提高5倍,成本降低到目前的1/5。对于交通领域用动力电池,设置的技术目标

为:能量密度达到400Wh·kg-1/kg,功率密度达到800 W/kg,循环寿命达到1000次,

寿命达到15年,成本达到100美元/(k W·h)。

图1.4 中美日动力电池国家项目指标对比

1.2.2 国内发展现状

随着国家对新能源产业的重视程度不断提高，我国的新能源汽车产业也在稳

步提升，这带动了我国动力锂电池行业的发展，目前我国的锂离子动力电池产业

体系已经逐步完善。从技术研发到原材料再到生产装备，以及后续的废旧电池回

收，我国的锂离子动力电池的整个产业链都已经达到了世界先进水平。

最近几年我国锂离子动力电池的产量更是快速增长，2016年出货量达到了

30.5兆瓦，全球前十的锂动力电池销售排行中，中国企业就有七个，亮眼的是第

二第三均是中国的企业，比亚迪排名第二出货量达到7.1兆瓦，宁德时代6.8兆

瓦，与排名第一的日本松下公司差距很小。

图1.5 全球企业电池产能

我国的锂离子动力电池产业中主要以磷酸铁锂和三元材料动力电池为主，磷

酸铁锂动力电池在客车中占据了主导地位出货量达到60%。三元材料则是在乘用

车中占据了大部分的市场。相比较而言三元材料电池有着更好的能量密度，在乘

用车上使用的表现更好，随着纯电动汽车逐渐被普通大众所接受，三元材料电池

所占据的市场份额也会越来越大。

目前三元材料电池原材料价格较高，国内的研发水平相对于日本等国也比较

落后，而磷酸铁锂电池原材料价格低，来源广泛再加上我国早期在动力电池研发

方面主要侧重的是磷酸铁锂，这也就让我国的电池技术积累更多，所以在近期，

我国的动力电池行业还是主要以磷酸铁锂和三元材料共同发展为主。

2016年, 在工信部的指导下中国汽车工程学会,发布了《节能与新能源汽车

技术路线图》。

图1.6 2018年1～5月动力电池市场占比情况

对于纯电动汽车是使用的锂离子动力电池各项参数的指标是，在2020年单

体能量达到350W·h/kg,比总体比能量达到250 W·h/kg。寿命方面，单体寿命

需要达到充放电四千次或者十年。整个系统寿命需要达到3000次。成本方面，

要将单体成本控制到0.6元/k W·h，整个系统成本也需要在1.0元/k W·h以下。

为了实现工信部规定的这一目标，我国锂动力电池行业打算从高镍正极材料，

以及优化电池结构和电极结构入手，加大研发力度，完善生产工艺，同时整合资

源扩大规模降低成本。目前, 以比亚迪生产的磷酸铁锂动力电池为例，其单体能

量密度已经达到160 W·h/kg，在完全充放电3000次之后，剩余容量还能保持

在80%以上。