动力锂电池发展面对着什么挑战?

2021-01-06      903 次浏览

挑战1、决定电动汽车前途的不是成本,是效率


制约纯电动汽车普及的最重要瓶颈,其实不是续航里程,因为多装电池,续航里程就高了,像特斯拉那样;也不是成本,随着普及程度的提高,成本终究有办法降下来,像亨利福特的流水线之于汽车那样;决定一项新技术最终能否得到普及的,是效率。


这里指的不仅是能量转化效率,这方面纯电动是很高的,比传统内燃机高多了。是使用效率,目前纯电动汽车的比较好的充电水平,也只能做到20分钟充电80%(续航大约100-120公里);假设平均车速是60km/h,也就是说,每开2小时车就要停下来充20分钟电!实际上,即使到处都是充电桩,你也不大可能随到随充,难免要排个队,假设前面有2辆车,那么你就要等1个小时。这样的效率,是无法作为日常交通工具使用的!


所以,在充电一次的行驶里程在200km以下的电动汽车,假如不能解决电动汽车能量快速补充问题,即使充电桩普及了,纯电动汽车也无法完全替代传统汽车,它也只能作为一种补充,适用于短距离移动。


解决的途径:减轻重量,降低能耗;加大电池组能量;加装增程器;加装高效太阳能发电板,补充部分能量;更换电池组。


挑战2、电动汽车动力锂电池遭遇低温充电难


目前的电动汽车,特别是电动公交车、电动出租车、私人电动汽车等大部分使用的是锂离子电池。北京、青岛、长春、唐山、包头的新能源汽车示范运行工作,都不同程度遇到了冬季充电困难的问题,使得冬季电动公交车的运力下降,很难保证正常运行。问题分为两个层面:


一是低温环境下电池性能下降,好一点的下降10-15%,差一点的下降35%,这与材料状态、电池结构、生产工艺、外壳结构、热管理系统功能有关;


二是低温充电容易出现析锂现象,发生不可逆反应,使得电池容量和能量大幅度下降。严重的锂枝晶会刺穿隔膜,使电池短路,发生安全事故。


挑战3、成本:动力锂电池组的成本


就目前的电池生产技术来说进行电芯成本分析:


1、100Ah磷酸铁锂离子电池材料成本:


正极材料0.8kg-100元、负极材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、电解液0.5kg-40元、外壳40元/套、加工费55元,合计300元,相当于:0.938元/Wh;


2、100Ah三元材料锂离子电池的材料成本:


正极材料0.7kg-100元、负极材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、电解液0.5kg-40元、外壳40元/套、加工费55元,合计300元,相当于:0.834元/Wh;


3、100Ah锰酸锂材料电池的材料成本:


正极材料0.95kg-88元、负极材料0.4kg-25元、隔膜5m2-40元、电解液0.5kg-40元、外壳40元/套、加工费55元,合计288元,相当于:0.78元/Wh。


电芯其它成本内涵:


设计费、测试费、模具费、开发费;


材料利用率、原材料采购成本、产品合格率;


设备折旧费、财务费用、销售费用、管理费、人员培训费;


税费、职工福利、保险费、公司利润。


目前由于批量小,各种费用摊销后电芯成本就变成2元/Wh以上了。


电池组的成本:


技术开发费用。


电池组有冬季充电加温系统,有夏天工作时要散热的系统,有使用中抗振动结构,有下雨天防水结构,有事故中防冲击结构,有连接的可靠性设计,有BMS可靠性设计。


系统新增的部件费用。


电池组有安装方便性考虑,有维修检查的方便性结构;


性能测试费、可靠性考核费;


设备折旧费、人员培训费、产品的运输费;


财务费用、销售费用、管理费、税费、福利费、保险费、公司利润。


公司的隐形成本。


加起来电池组的成本就变成3元/Wh以上了。


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