动力电池技术难关仍待突破_动力电池报废高峰将至

　　一、动力电池现状

　　在电动汽车的发展历史上，动力电池类型主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池、钠/氯化镍电池等。对于电动汽车来说，要想获得与传统汽油车相当的竞争力，持外，更重要的是要找到尽可能接近于理想条件的动力电池，电动汽车理想的动力电池要求安全性好、绿色环保、具有高能量密度和高功率密度、循环寿命长、成本低。铅酸电池能量密度仅约50Wh/kg，功率密度约200W/kg，循环寿命约600次；镍氢电池能量密度约100Wh/kg，循环寿命约1000次；钠硫电池、钠/氯化镍电池的能量密度和功率密度则更低。这些类型的电池均无法满足电动汽车的飞速发展对动力电池提出的越来越高的要求。铅酸电池仅能作为小型电瓶车的动力电池，无法用于真正意义上的电动汽车。

　　镍氢电池在早期的发展中相对于锂离子电池具有较好的安全性能以及其较高的功率密度而成为目前电动汽车的主流动力电池，但仅限于混合动力的形式。目前镍氢电池的主流地位已逐渐被锂离子电池所取代，无论是混合动力还是纯电动，在电动汽车应用环节主要以锂离子电池为主。目前来看，只有锂离子电池技术在向着理想动力电池的方向不断发展和进步，而其他类型的电池由于固有的缺点而逐渐淡出出在电动汽车上的应用。

　　目前锂离子电池单体的性能已基本能满足电动汽车的应用要求，但面临的共同问题是由于单体电池间的一致性问题而导致的的电池成组应用时性能下降。这个问题需要从电池的一致性制造及电池成组应用技术等多方面来解决。

　　国际先进水平对锂离子电池的控制已经颇有心得，即将突破技术瓶颈，一旦相关核心技术难题取得突破性的攻克，电动汽车在可以预见的五年到十年之内可实现大规模量产。为了减低投资风险、提高技术产业化效率，多家国际汽车生产商选择了与电池生产商合作的方式进行电动汽车的开发，这包括丰田与松下、日产与NEC、大众与三洋、博世与三星等，随着这些投资形成的产能逐渐释放，一两年内，锂离子电池就有可能全面取代镍氢电池。

　　在锂离子电池方面，国内与国外先进水平还有差距，国内的锂离子电池原料、电池单体/组件的生产工艺、电池控制等一些关键技术还有待突破，而且，生产一致性问题也没有完全解决，电池成组后的稳定性和使用寿命等还存在较大问题。由于担心锂离子电池的稳定性，从“十五”开始，我国在电动汽车研发过程中，并未将锂离子电池作为重点方向，而是选择了镍氢电池。但在锂离子电池领域，中国企业还有机会，因为我国此前大力发展消费电子产品为锂离子电池产业打下了较好基础，有利于向动力电池领域发展，代表企业有比亚迪、万向、力神、比克等。

　　

　　二、动力电池技术难关仍待突破

　　近年来，随着我国新能源汽车市场的迅猛发展，作为其核心部件的动力电池的需求缺口进一步扩大，动力电池产业的集中度不断提升，但也出现了产能过剩、技术难关仍待突破、电池回收利用仍存障碍等产业发展瓶颈。8月25日，由中国汽车技术研究中心、张家港市人民政府、中美清洁汽车合作联盟联合主办的“2017国际电动汽车动力电池产业发展与技术创新峰会”召开，多位业内专家学者以及企业代表围绕动力电池技术开发与性能优化、动力电池回收与梯次利用等问题展开深入探讨。

　　“新能源汽车快速发展中有两个问题，一个是续航里程，一个是安全问题。”在此次峰会上，中国工程院院士陈立泉表示，眼下，要破解新能源汽车的续航瓶颈和安全问题，整个行业应着力在电池研发上下功夫。

　　一般情况下，动力电池分为铅酸电池、镍氢电池和锂电池等，由于锂电池的能量密度和性能具备比较优势，现已成为国内新能源汽车的主要选择。根据材料体系的不同，锂电池又分为不同的类型，主要包括磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池等，不同类型的锂电池各方面性能和价格又各不相同，有着各自的优缺点。

　　国家新能源汽车创新工程项目专家组组长王秉刚表示，动力电池作为电动汽车核心的零部件，近年来保持快速增长态势，一批优秀的动力电池企业已经跻身世界动力电池行业前列。

　　根据相关研究机构统计数据显示， 2016年中国国内锂动力电池企业出货量合计达到30.5GWh，同比2015年的17.0GWh大幅度增长79.4%。另外，目前电池成本占新能源乘用车全部生产成本的40%至60%，其技术进步对整个新能源汽车行业的发展起着至关重要的作用。

　　王秉刚认为，未来动力电池行业要持续创新，提高电池性能，企业应努力设计出高安全性的电池产品，同时要与整车企业建立紧密联盟，采取精益生产理念，努力降低成本。

　　

　　一般认为，动力电池组往往是单体电池经过串、并联而组成的集合体，而单体电池在材料、制造过程中的差异往往导致单体之间的不一致性。我国动力电池的一致性和稳定性差长期以来被人诟病，但这一状况在企业的实际生产过程中正得到大幅改善。

　　天津力神电池股份有限公司战略规划部部长杨华结合企业自身情况谈道，动力电池的一致性长期以来是行业发展的难题和短板，动力电池产品要实现安全、高能量密度等稳定性能，在生产之前就要对产品设备以及各个生产环节做好质量分析，做到燃料的数字化、设备数字化、工艺数字化、环境数字化、测量数字化，通过智能制造提升电池的安全性、一致性，特别是保证产品全生命周期的一致性。

　　合肥国轩高科动力能源有限公司电池研究院院长张宏立也认为，在进行电池前期设计的时候，要充分考虑温度范围、寿命、安全、能量密度等指标的一致性，进行相应的关键技术研发，继而实现产业化应用。

　　有研究数据表明，预计到2018年，我国动力锂电池废旧回收市场将初具规模，累计废旧动力锂电池超过12GWh、报废量超过 17万吨，到2023年废旧锂动力电池市场将达 250亿元。

　　眼下，随着新能源汽车的爆发式增长，未来几年无疑会有大量的动力电池“退役”，届时，动力电池梯级利用和电池回收将成为一个不得不面对的现实问题。

　　“动力电池的回收利用问题已经迫在眉睫，以后每年将有几何级数增长，如果安排不好有可能是一场新的环保灾难。”王秉刚表示，动力电池回收不应只是停留在口头上，更应该得到具体落实，只有这样才能促进行业进步。

　　据张家港清华研究院再制造产业研究院常务副院长郑郧介绍，为了解决废旧动力电池处理问题，我国已经出台了30多项产业政策，鼓励动力电池梯次利用，明确了电动汽车生产企业承担电动汽车废旧动力蓄电池回收利用的主要责任，梯级利用电池生产企业承担梯级利用电池回收利用的主要责任，报废汽车回收拆解企业应负责回收报废汽车上的动力蓄电池。

　　

　　三、动力电池报废高峰将至

　　动力电池将在2020年左右达到一个12万-17万的报废高峰，报废电池如何处理已经迫在眉睫。

　　事实上，考有未来电动车的发展趋势及环境问题，将带来动力电池的回收利用的蓝海。然而目前动力电池的回收利用实际操作工序上仍然存在大量的问题，专业性不强、安全性差、拆解不规范等问题突出，行业亟待标准的规范。

　　在此背景下，GB/T33598-2017《车用动力电池回收利用拆解规范》（下称《拆解规范》）及《车用动力电池回收利用 余能检测》（下称《余能检测》）应运而生。据悉，《拆解规范》已于5月17日公示发布，并确定于2017年12月1日正式开始实施。《余能检测》已经通过报批，有望于2018年内正式发布实施。

　　据记者了解，废旧动力电池经过长时间的使用，可能出现物理结构的松动和电解液漏液等情况，给废旧动力电池二次利用带来安全隐患。而新能源汽车动力电池体积庞大、结构复杂，不当的拆解容易带来电解液泄漏、短路起火、甚至爆炸等安全隐患。《拆解规范》对废旧动力电池回收利用的安全性、作业程序、存储和管理等方面进行了严格要求，在一定程度上解决行业性的发展难题，规范了我国车用动力电池的回收利用及拆解、专业性技术及动力电池回收体系。

　　业内人士表示，《拆解规范》的出台，在一定程度上解决了新能源汽车行业性的发展难题。不仅规范了我国车用动力电池的回收利用及拆解、专业性技术及动力电池回收体系，为未来设立标准指明方向，也对新能源汽车企业、电池回收企业的技术研发提出了循环利用相关原则，国内新能源车电池回收行业有望步入正轨。