我国电动汽车关键零部件发展综合分析(上)

动力电池及其管理系统

1.动力电池技术路线动力电池是为电动汽车动力系统提供能量的电池，主要包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池。

（1） 不同电池类型的技术路线A、铅酸电池安全性好、成本低，在微型混合动力城市纯电动汽车中具有一定优势。然而，由于能量密度低，它无法应用于其他类型的电动汽车。

B、镍氢电池技术成熟，安全性好，近年来已占据混合动力的主流地位，尤其是在轻、中、重型混合动力汽车中。然而，由于能量密度低、成本高，技术发展已接近极限，性能进一步提高的空间很小。

C、锂离子电池性能优异，应用范围广，应用前景好，将逐步占据未来市场的主流地位。然而，由于安全和成本问题，它仍处于开发阶段。

（2） 锂离子电池的技术路线锂离子动力电池的正极材料主要包括锰酸锂、三元材料和磷酸亚铁锂。

A.锰酸锂安全性好，成本低，但高温性能差，使用寿命短。

B.三元材料具有高能量密度和平衡性能，但成本更高。

C磷酸亚铁锂具有最佳的安全性和较长的循环寿命，但其低温特性较差，能量密度较低。

目前，大多数国外电池公司，如松下、三洋、SBL、LG、JCS等，主要选择锰酸锂和三元材料；中国的大多数电池公司和美国的A123主要选择磷酸亚铁锂。在不久的将来，锰酸锂和三元材料将更加成熟，并将首先工业化。从长远来看，磷酸亚铁锂可能会逐渐占据未来市场的主流地位。

2.国外发展

（1） 国外主要材料企业技术先进，拥有相关发明专利，生产规模大，材料价格高。加拿大Phostech拥有磷酸亚铁锂的原始专利，产品价格约为30万~40万元/吨。

（2） 国外主要电池公司技术先进，特别是动力电池，一致性好，使用寿命长，可以满足整车要求，但成本高。销量超过200万辆的丰田普锐斯使用的是镍氢电池，在欧洲有8年保修，在美国有10年保修，电池成本约为15~21元/Wh。

（3） 国外汽车巨头和专业汽车零部件公司选择与专业电池公司合作，利用电池公司专业的电池制造能力，结合自身的电控设计和系统集成能力，共同开发动力电池系统。例如，丰田和松下成立了PEVE公司，博世和三星成立了SBL公司，日产和NEC成立了AESC公司，JCI和SAFT成立了JCS公司等。这一趋势尤其值得我们关注。

（4） 政府重视动力电池及相关材料的研发，积极投入巨资资助企业发展。2009年，美国投资24亿美元支持电动汽车的研发和产业化，主要涉及动力电池、材料和系统。日本计划从2007年开始，在五年内投资245亿日元用于汽车动力电池的研发。

（5） 外国企业在扩大动力电池产能方面投入了大量资金。AESC等日本公司计划投资1000亿日元，三洋计划投资800亿日元；

JCS等美国企业计划投资2.2亿美元，A123计划投资6亿美元扩大锂离子动力电池生产规模。

（6） 国外相关机构和企业已启动下一代新型动力电池开发项目。2007年，日本启动了“新一代汽车和燃料的开发”，目标是在2030年后将动力电池的质量和能量密度提高到7倍，并将成本降低到目前的1/40。

3、中国发展现状（1）动力电池材料A、中国动力电池主要原材料资源丰富，产业发展有保障。

动力电池的主要原材料资源包括锂、石墨、稀土、铅等，这些资源在我国矿藏丰富，居世界前三位，为动力电池产业化提供了有效保障。

B锂离子电池负极材料已实现国产化，产品性能达到国际先进水平。

中国的阳极材料主要包括天然石墨、人造石墨和MCMB中间相碳微球。产品基本覆盖国内市场，部分产品销量已进入全球前三。

C磷酸亚铁锂的材料生产企业很多，但能满足动力电池需求的企业很少。

国内能够制造磷酸亚铁锂材料的企业有100多家，但只有少数制造商的产品能够基本满足汽车动力电池的要求，产品稳定性问题尚未完全解决。

锂离子动力电池隔膜材料的D样品已经开发出来，性能有待提高。

在传统的锂离子电池市场上，国产隔膜产品已经部分取代了进口产品，但所有动力电池隔膜都是进口的，国产动力电池隔膜仍处于样品开发阶段。

（2） 动力电池A。锂离子动力电池已经形成了一个产品系列，主要是1~50Ah的产品，一些制造商已经开发出50Ah以上的产品，可以支持原型车和示范车的匹配，但尚未形成工业生产能力。镍氢动力电池也形成了一系列产品，主要是6~100Ah的产品，部分产品可以与量产车型相匹配。

B国内锂离子电池企业的技术水平取得了一定的进步，特别是在安全指标方面。但企业技术水平参差不齐，产品一致性差，整体与国际先进水平存在一定差距，且有继续拉大的趋势。

在售后服务方面，大多数国内锂离子电池制造商只提供一年的保修期，而一些国外锂离子电池厂商可以提供三年的保修，而一些外国锂离子电池厂家可以提供十年的保修。就产品价格而言，国产产品具有优势。镍氢电池的成本约为10元/Wh，锂离子电池的成本为2.5~5元/Wh。

C、国内动力电池分组技术落后，离工业化还有很大差距。

个别制造商在电池组技术方面有一定的基础，这一点已初步得到车企的认可。然而，与国际先进水平相比，在热管理、平衡和空间利用方面仍有很大差距。

D.国内企业计划扩大投资，积极为工业化做准备。

近年来，电池企业在工业化方面的投资急剧增加。例如，ATL、力神、比克和万向都计划投资超过10亿元来扩大锂离子电池的产能。湖南神州、湖南科巴、中炬森莱也计划投资5亿元以上，扩大镍氢电池产能。然而，大多数制造商在投资初期仍专注于开发传统电池产品。

（3） 电池管理系统A。经过“十五”计划和“十一五”计划的研究，中国在电池管理系统方面取得了很大进展。

已经取得了一些进展，产品功能相对完善，可以支持示范车的匹配，但尚未达到工业化水平。

B.电池和汽车行业缺乏设计和生产ba……的经验……

ery管理系统，双方缺乏密切合作。国内电池公司一般委托专业电子公司或大学开发相关系统，但对电池内部规律的研究不够深入，缺乏数据积累，无法与设计公司深入沟通，影响产品性能。

C.目前，该产品的功能相对简单，虽然具有基本的检测和监测功能，但在数据采集的可靠性、SOC的估计精度、热管理、平衡和安全管理方面与国外有很大差距。

D大多数电子元器件都是非汽车级的，由于批量小，大多采用手工焊接制造，导致电磁兼容性差，稳定性和可靠性低。

（4） 动力电池的回收和处理现状A、动力电池中含有的铅和强腐蚀性溶液会对环境造成严重污染，废旧电池必须集中收集。此外，动力电池中的铅、镍、稀土、锂等金属材料具有回收价值，废旧电池的回收利用有利于资源的回收利用。

B美国、欧洲和日本等发达国家已经形成了完整的回收体系。不仅制定了专门的法律制度，还成立了专业化、规模化的电池回收公司。中国尚未建立健全的回收体系，一些回收公司不重视环境保护，造成二次污染。

C.由于车辆动力电池的要求很高，虽然有些动力电池无法为车辆提供动力，但剩余容量仍能满足一些储能装置的要求。因此，级联利用模式可以扩大一些动力电池的应用范围，降低使用成本。

4.我国动力电池及其管理体制存在的主要问题。

（1） 由于磷酸亚铁锂材料的工艺控制困难，批次稳定性差，电池制造工艺难以控制，导致电池成品率低，电池制造成本高。此外，材料的原始专利涉及核心问题，这些问题无法避免，面临更大的风险。

（2） 以前的动力电池隔膜都是进口的，国产动力电池隔膜还处于样品阶段，很难在短时间内取代进口产品。

（3） 隔膜和磷酸铁锂电池的关键生产设备依赖进口。

（4） 动力电池单体样品的循环寿命可以达到较高水平，但由于产品一致性差，电池分组后系统的循环寿命大大缩短。

（5） 在电池管理系统方面，缺乏熟悉电池和电池管理系统的复合型专业人员；

产品体系功能简单，性能与国外有很大差距。产品的工程设计能力较弱，产品的可靠性较差。

（编辑：李燕郊）动力电池及其管理系统

1.动力电池技术路线动力电池是为电动汽车动力系统提供能量的电池，主要包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池。

（1） 不同电池类型的技术路线A、铅酸电池安全性好、成本低，在微型混合动力城市纯电动汽车中具有一定优势。然而，由于能量密度低，它无法应用于其他类型的电动汽车。

B、镍氢电池技术成熟，安全性好，近年来已占据混合动力的主流地位，尤其是在轻、中、重型混合动力汽车中。然而，由于能量密度低、成本高，技术发展已接近极限，性能进一步提高的空间很小。

C、锂离子电池性能优异，应用范围广，应用前景好，将逐步占据未来市场的主流地位。然而，由于安全和成本问题，它仍处于开发阶段。

（2） 锂离子电池的技术路线锂离子动力电池的正极材料主要包括锰酸锂、三元材料和磷酸亚铁锂。

A.锰酸锂安全性好，成本低，但高温性能差，使用寿命短。

B.三元材料具有高能量密度和平衡性能，但成本更高。

C磷酸亚铁锂具有最佳的安全性和较长的循环寿命，但其低温特性较差，能量密度较低。

目前，大多数国外电池公司，如松下、三洋、SBL、LG、JCS等，主要选择锰酸锂和三元材料；中国的大多数电池公司和美国的A123主要选择磷酸亚铁锂。在不久的将来，锰酸锂和三元材料将更加成熟，并将首先工业化。从长远来看，磷酸亚铁锂可能会逐渐占据未来市场的主流地位。

2.国外发展

（1） 国外主要材料企业技术先进，拥有相关发明专利，生产规模大，材料价格高。加拿大Phostech拥有磷酸亚铁锂的原始专利，产品价格约为30万~40万元/吨。

（2） 国外主要电池公司技术先进，特别是动力电池，一致性好，使用寿命长，可以满足整车要求，但成本高。销量超过200万辆的丰田普锐斯使用的是镍氢电池，在欧洲有8年保修，在美国有10年保修，电池成本约为15~21元/Wh。

（3） 国外汽车巨头和专业汽车零部件公司选择与专业电池公司合作，利用电池公司专业的电池制造能力，结合自身的电控设计和系统集成能力，共同开发动力电池系统。例如，丰田和松下成立了PEVE公司，博世和三星成立了SBL公司，日产和NEC成立了AESC公司，JCI和SAFT成立了JCS公司等。这一趋势尤其值得我们关注。

（4） 政府重视动力电池及相关材料的研发，积极投入巨资资助企业发展。2009年，美国投资24亿美元支持电动汽车的研发和产业化，主要涉及动力电池、材料和系统。日本计划从2007年开始，在五年内投资245亿日元用于汽车动力电池的研发。

（5） 外国企业在扩大动力电池产能方面投入了大量资金。AESC等日本公司计划投资1000亿日元，三洋计划投资800亿日元；

JCS等美国企业计划投资2.2亿美元，A123计划投资6亿美元扩大锂离子动力电池生产规模。

（6） 国外相关机构和企业已启动下一代新型动力电池开发项目。2007年，日本启动了“新一代汽车和燃料的开发”，目标是在2030年后将动力电池的质量和能量密度提高到7倍，并将成本降低到目前的1/40。

3、中国发展现状（1）动力电池材料A、中国动力电池主要原材料资源丰富，产业发展有保障。

动力电池的主要原材料资源包括锂、石墨、稀土、铅等，这些资源在我国矿藏丰富，居世界前三位，为动力电池产业化提供了有效保障。

B锂离子电池负极材料已实现国产化，产品性能达到国际先进水平。

中国的阳极材料主要包括天然石墨、人造石墨和MCMB中间相碳微球。产品基本覆盖国内市场，部分产品销量已进入全球前三。

C磷酸亚铁锂的材料生产企业很多，但能满足动力电池需求的企业很少。

国内能够制造磷酸亚铁锂材料的企业有100多家，但只有少数制造商的产品能够基本满足汽车动力电池的要求，产品稳定性问题尚未完全解决。

锂离子动力电池隔膜材料的D样品已经开发出来，性能有待提高。

在传统的锂离子电池市场上，国产隔膜产品已经部分取代了进口产品，但所有动力电池隔膜都是进口的，国产动力电池隔膜仍处于样品开发阶段。

（2） 动力电池A。锂离子动力电池已经形成了一个产品系列，主要是1~50Ah的产品，一些制造商已经开发出50Ah以上的产品，可以支持原型车和示范车的匹配，但尚未形成工业生产能力。镍氢动力电池也形成了一系列产品，主要是6~100Ah的产品，部分产品可以与量产车型相匹配。

B国内锂离子电池企业的技术水平取得了一定的进步，特别是在安全指标方面。但企业技术水平参差不齐，产品一致性差，整体与国际先进水平存在一定差距，且有继续拉大的趋势。

在售后服务方面，大多数国内锂离子电池制造商只提供一年的保修期，而一些国外锂离子电池厂商可以提供三年的保修，而一些外国锂离子电池厂家可以提供十年的保修。就产品价格而言，国产产品具有优势。镍氢电池的成本约为10元/Wh，锂离子电池的成本为2.5~5元/Wh。

C、国内动力电池分组技术落后，离工业化还有很大差距。

个别制造商在电池组技术方面有一定的基础，这一点已初步得到车企的认可。然而，与国际先进水平相比，在热管理、平衡和空间利用方面仍有很大差距。

D.国内企业计划扩大投资，积极为工业化做准备。

近年来，电池企业在工业化方面的投资急剧增加。例如，ATL、力神、比克和万向都计划投资超过10亿元来扩大锂离子电池的产能。湖南神州、湖南科巴、中炬森莱也计划投资5亿元以上，扩大镍氢电池产能。然而，大多数制造商在投资初期仍专注于开发传统电池产品。

（3） 电池管理系统A。经过“十五”计划和“十一五”计划的研究，中国在电池管理系统方面取得了很大进展。

已经取得了一些进展，产品功能相对完善，可以支持示范车的匹配，但尚未达到工业化水平。

B.电池和汽车行业缺乏设计和生产ba……的经验……

ery管理系统，双方缺乏密切合作。国内电池公司一般委托专业电子公司或大学开发相关系统，但对电池内部规律的研究不够深入，缺乏数据积累，无法与设计公司深入沟通，影响产品性能。

C.目前，该产品的功能相对简单，虽然具有基本的检测和监测功能，但在数据采集的可靠性、SOC的估计精度、热管理、平衡和安全管理方面与国外有很大差距。

D大多数电子元器件都是非汽车级的，由于批量小，大多采用手工焊接制造，导致电磁兼容性差，稳定性和可靠性低。

（4） 动力电池的回收和处理现状A、动力电池中含有的铅和强腐蚀性溶液会对环境造成严重污染，废旧电池必须集中收集。此外，动力电池中的铅、镍、稀土、锂等金属材料具有回收价值，废旧电池的回收利用有利于资源的回收利用。

B美国、欧洲和日本等发达国家已经形成了完整的回收体系。不仅制定了专门的法律制度，还成立了专业化、规模化的电池回收公司。中国尚未建立健全的回收体系，一些回收公司不重视环境保护，造成二次污染。

C.由于车辆动力电池的要求很高，虽然有些动力电池无法为车辆提供动力，但剩余容量仍能满足一些储能装置的要求。因此，级联利用模式可以扩大一些动力电池的应用范围，降低使用成本。

4.我国动力电池及其管理体制存在的主要问题。

（1） 由于磷酸亚铁锂材料的工艺控制困难，批次稳定性差，电池制造工艺难以控制，导致电池成品率低，电池制造成本高。此外，材料的原始专利涉及核心问题，这些问题无法避免，面临更大的风险。

（2） 以前的动力电池隔膜都是进口的，国产动力电池隔膜还处于样品阶段，很难在短时间内取代进口产品。

（3） 隔膜和磷酸铁锂电池的关键生产设备依赖进口。

（4） 动力电池单体样品的循环寿命可以达到较高水平，但由于产品一致性差，电池分组后系统的循环寿命大大缩短。

（5） 在电池管理系统方面，缺乏熟悉电池和电池管理系统的复合型专业人员；产品体系功能简单，性能与国外有很大差距。产品的工程设计能力较弱，产品的可靠性较差。

（编辑：李燕郊）

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