一文了解全球主要国家二次电池技术路线 中日有望处于领先地位

江望月

中国:设定性能目标值

未来相当一段时期内,我国节能与新能源汽车将以普及应用插电式混合动力汽车、纯电动企业等新能源汽车为主要任务,迫切期待动力电池降低成本、提高性能。因此,研发新型锂离子电池和新体系电池、提升动力电池智能制造水平、完善验证测试方法和标准体系,既是我国节能与新能源汽车的发展需求,也是我国动力电池发簪的关键任务,具有紧迫性。

在此背景下,根据《节能与新能源汽车技术路线图》要求,我国动力电池发展将分为三个阶段,分别是2020年的技术技术提升阶段、2025年的产业发展阶段、2030年的产业成熟阶段。

在技术提升阶段,新型锂离子电池实现产业化,能量型锂离子电池单体比能量达到350Wh/kg,能量功率兼顾型动力电池单体比能量达到200Wh/kg。动力电池实现智能化制造,产品性能、质量大幅度提升,成本显著降低。

在产业发展阶段,新型动力电池技术取得显著进展。动力电池产业发展与国际先进水平接轨,形成2-3家具有较强国际竞争力的大型动力电池公司,国际市场占有率达到30%。固态电池、锂硫电池、金属空气电池等新体系电池技术不断取得突破,比能量达到400Wh/kg以上。

在产业成熟阶段,新体系电池实现实用化,电池单体比能量达到500Wh/kg以上,成本进一步下降。功率型锂离子电池单体能量密度达到300Wh/kg,单体成本达到0.8元/Wh,系统循环寿命5000次/15年。动力电池技术及产业发展处于国际领先水平。

图表1:2020-2030年能量型锂离子电池关键性能目标

 图表2:2020-2030年功率型锂离子电池关键性能目标

日本:以电池包为单位

日本汽车用二次电池路线图以电池包为单位设定技术目标值(包括成本、能量密度和功率密度等),这些目标值根据评价对象为单体、模组或者电池包的不同而存在较大差异,在实际使用中,以电池包(含BMS)为单位进行评价更能全面反映出二次锂电池的性能。日本技术路线图将下一代汽车尚未完全普及的时期划分为普及初期和普及期,PHEV和EV将在2020年前后进入普及期。

届时,高功率密度二次锂电池能量密度将达到200Wh/kg,功率密度将达到2500W/kg,成本下降至2万日元/kWh(约1200元/kWh)以下,日历寿命10-15年,循环寿命4000-6000次。

高能量密度二次锂电池能量密度将达到250Wh/kg,功率密度将达到1500W/kg,成本下降至2万日元/kWh(约1200元/kWh)以下,日历寿命10-15年,循环寿命1000-1500次。

图表3:2020年日本汽车用二次电池关键性能要求

美国:未来规划不够具体

2013年1月31日,美国能源部能源效率与可再生能源办公室(EERE)发布《电动汽车普及大挑战蓝图》,力图在未来10年内,使美国成为世界上第一个能够生产每户家庭都能负担得起的插电式电动汽车的国家。

其中,关于电池方面,2022年成本要求降低到125美元/kWh,能量密度要求达到250Wh/kg,体积能量密度要求达到400Wh/L,功率密度要求达到2000W/kg。

图表4:2012-2022年美国插电式电动汽车电池性能提升及成本降低目标

德国:各项指标稍显落后

在第11届国际电动车用新型锂电池会议(ABAA11),德国提出了其未来发展目标为:2020年能量密度达到350Wh/kg,体积能量密度750Wh/L,循环寿命1000次,日历寿命15年,成本90欧元/kWh。

2030年,能量密度大于400Wh/kg,体积能量密度大于750Wh/L,循环寿命2000次,日历寿命20年,成本75欧元/kWh。为了达成目标,将会支持锂离子技术、全固态电池和新概念电池。

图表5:2015-2030年德国电芯性能发展目标

结论:中日将领先

综合上述来看,中、日、美、德四国在锂离子电池的未来规划上,德国稍落后于其它国家,国内也未有大规模生产锂离子电池的企业及其相应供应链。美国的未来规划也没有中日两国的规划具体,未来主要的锂电产业链将主要集中在中日韩三国。中日动力电池技术路线的发展方向基本一致,但日本整体规划目标高于中国。

以上数据及分析来源参考前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国动力电池PACK行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

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江望月

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江望月(前瞻产业研究员、分析师)

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