动力锂离子电池密度还能提高吗

目前，我国新能源汽车市场上的纯电动汽车搭载的动力电池，大多数为三元锂材料或磷酸铁锂材料电池尽管相比铅酸和镍氢电池，能量密度已经有了极大的提高，但是依然难以破解消费者的里程焦虑困扰毫无疑问，现阶段阻碍新能源汽车产业化的主要因素是动力电池技术瓶颈。

但是，现阶段电池增容存在困难，减重是一条可行的办法　　■锂离子电池密度还能提高吗　　现在，无论是三元锂材料电池还是磷酸铁锂电池，基本由四大关键部分组成，即正极、负极、电解液和膜一位不愿透露姓名的电池研究专家向记者表示，现在基于这四种组成部分的锂电池，再提高能量密度并做到产业化应用，可能性不大。

事实上，2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg，现在距离2020年还有5年时间，但可以产业化的下一代动力电池还没有浮出水面　　上海市机动车检测中心副主任缪文泉认为，提高动力电池比能量的技术途径有很多：一是工艺进步，如今电池工艺设计已相对成熟，提高电池比能量的空间不大;二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸铁锂和三元锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破;三是新材料、新体系，即开发高比能新材料、发展动力电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。

“一项新技术从实验室走向应用，往往要经历很多年的时间”缪文泉表示他认为，2020年并不是一个遥远的未来，目前还没有看到任何确定性的解决方案，能达成上述目标的新一代动力电池体系屈指可数他透露，目前日韩正在研究胶体电池，这是一种没有电解液和隔膜的新型电池，有可能给电池带来质变，但是现在还没有产业化的消息。

　　■为电池减负是可行方式　　如果现阶段不能有效地提高电池能量密度，那么是不是可以考虑从给电池包整体减重的角度去提高能量密度呢?中国电池工业协会张旻昱博士告诉记者，这个思路完全可行她表示，动力电池电池包中，电芯的重量一般占比在1/3~2/3之间，其余部分为电路板、壳体等配件。

如果将这些配件的重量有效降低，同时维持现有电芯能量密度，电池包整体的能量密度会有一个明显的提高　　在2010年前后，动力电池包因为安全等需要，往往采用金属外壳，电池包整体能量密度很低后来更换高聚合物外壳后，能量密度有了大幅提高。

张旻昱表示，电池包能量密度是一个系统问题，提高电芯能量密度是一个直接手段，但是做好电芯的布置，电路的规划，减轻壳体重量，为电池减负，也是提高电池能量密度的一个有效手段　　在实际应用中，记者了解到北汽新能源EV200车型的电池箱下箱体使用铝合金材料，上盖采用复合材料，能够有效减重几十公斤。

北汽新能源副总经理王可峰表示，通过降低电池整体重量，可以实现整车减重，是提升电池箱能量密度的一个有效手段另外他表示，更换更轻材料一般都会导致电池成本的上涨，现在北汽新能源也在加紧这方面的研究，争取应用更轻更强成本更低的材料。

　　■未来新电池研发与减重并行　　根据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中提及的目标，今年动力电池模块的能量密度达到150Wh/kg(折算成单体电池，其能量密度大约需要达到170-190Wh/kg)，至2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg以上)。

　　张旻昱表示，为了达成300Wh/kg的目标，研发新电池与电池包减重需要并行她介绍，动力电池因为装配在汽车之上，需要经过各种工况的测试，要保证一定的结构安全将钢壳换成碳纤维壳或其他材料的外壳，只要能保证强度要求，完全可行。

电池包另一项重要指标是散热与均热能力如果电池组局部过热，会导致电池内阻不一致，电芯放电容量下降，那些放电不充分的电芯从某种意义上说，为电池包增了重“电池包能量密度达到300Wh/kg，光靠为电池减重可能是无法达到的，但是动力电池作为一个系统，这方面的作用不容忽视。

”张旻昱说中国电动汽车百人会副秘书长王贺武表示，在动力电池的制造上，中国并不落后外国同行但是国内企业比较缺乏基础性研究，过度追求高比能量电芯，应该均衡发展，在研发新型材料电池的同时，重视对现有电池体系的减重。

　　电池减重依赖产业化进程　　电动汽车动力电池现在售价比较昂贵，以北汽新能源EV200为例，电池成本几乎占据整车成本的一半左右如果在此基础上，更换轻型材料，成本还会上涨这是很多整车厂暂时没有采用新型材料的最大原因。

另外，新型材料是不是能为消费者接受，也是整车厂需要考虑的一个问题在纯电动汽车使用成本比较低的情况下，消费者对轻型材料的需求并不高，也从另一个方面制约了轻型材料的应用　　从短期内看，为电池“减负”有点费力不讨好。

部分整车厂负责人向记者反映，如果产业链比较成熟，新能源汽车产销量进一步放大，新型材料才有可能大量使用对于半年销量只有7万余量的新能源汽车来说，这确实是大实话一位业内专家给记者讲过一个他自己的经历就很说明问题。

　　这位专家从事新能源汽车的研究工作，所以购买了一辆电动汽车使用在一次倒车时，不小心撞上了墙，后保险杠和后车窗损坏他把车送回4S店维修，本以为一个星期就能修好，结果等了一个月才修好维修费也吓了他一跳，维修保险杠和后车窗竟花费1万多元。

专家很不解，向4S店咨询，被告知因为整车厂产量不高，没有配件，一个月里大部分时间在等配件另外因为配件非常贵，维修费也远远高出传统汽车专家最后感叹：“都是因为量少啊”　　电池减重需要产业化进程的加速，其实放大到整个新能源汽车而言，也同样依赖产业化进程的提速。

今年上半年，新能源汽车市场产销两旺按照这种势头，今年全年销量有望突破20万辆在这样一个量级上，产业链会进一步成熟，零部件成本有望进一步下降　　就目前情况来看，小批量的示范运营和大规模的市场化运营中间，远远不是一个简单的数量累加。

车企要加大研发投入尽快实现技术的进步，突破技术的门槛和壁垒，提升续驶里程，快速摊薄成本，最终实现幼稚产业在最短的时间内成长和成熟起来　　条条大路通罗马　　从目前看，提升动力电池能量密度的方法比较有限，除了研发新型电池以外，无外乎增加正极活性物质的重量和减少电池组配件重量两种方法。

对前一种方法而言，能够直接增加电池能量，但是带来的问题也比较多，如安全性的下降和局部过热问题后一方法效果虽然不那么直观，但是也能达到第一种方法的目的　　减轻配件重量但不能降低配件的强度从现在电池研发的情况看，我国在这方面的研究和应用比较滞后。

在材料学的研究上，我们必须承认和国外还有一定的差距，尤其是在基础研发上另外，用更轻的材料替换原有较重的材料，普遍面临成本上涨的问题在动力电池已经很昂贵的情况下，整车厂采用这种方法的可能性不大　　但是，从国外研究的成果看，寻找一种强度大、重量轻且成本低的材料是可能的。

前段时间，沃尔沃汽车宣布电动汽车电池轻量化进入实用化测试阶段，沃尔沃表示，新电池材料成本更低，也更加环保如果将目前的电动车电池全部更换成这种新型材料，可以减低车重超过15%，效果是显而易见的　　通过电池的重新排列布置也是提高系统能量密度的有效手段之一。

例如通过对电芯尺寸的研究设计，与整车布置相匹配，更高效放置更多的电池，从而使电池箱体积不变，增加电芯数量，实现更长的续驶里程总之，提高电池能量密度，完全可以通过各种方法去实现　　除了要长远规划之外，汽车企业眼下的当务之急是研发出更可靠、经济的轻量化材料。

在电池技术面临瓶颈的时期，多从轻量化的设计理念思考是电动汽车技术革命的一个重要推力无论未来新型电池是由何种材料构成，组成电池包的材料基本可以通用，短期看可能收益不大，但从长远来说，这种基础性研究不会徒劳无功。

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