新能源汽車動力電池研究內容

1. 一款新能源汽車的動力電池研發過程是什麼

經過20 余年的發展，我國新能源汽車實現從科研、產業化到市場推廣的「三級」轉變。目前，我國新能源汽車累計產量已超 280 萬輛，推廣規模居於世界首位。車輛類型上，乘用車、商用車分別占總產量約70.4%、29.6%；動力類型上，以純電動為主，占總產量約78.5%，插電式混合動力約 21.5%。區域分布上，主要集中在京津冀、長三角及珠三角地區，廣東、上海、北京、山東、浙江保有量位列全國前5 位。

1. 退役現狀

從現有退役電池數量、種類及分布地區情況來看，相對比較集中。「十城千輛工程」推廣期間生產的新能源汽車共計產生退役動力蓄電池（以下簡稱「退役電池」）約1.22GWh；退役電池主要集中在深圳、合肥、北京等新能源汽車推廣力度較大的城市。

從企業回收情況來看，當前回收的動力蓄電池中，以研發生產過程中產生的廢舊動力蓄電池為主，新能源汽車退役電池較少，主要來源於研發試驗和生產製造產生的廢舊動力蓄電池。

從綜合利用經濟性方面看，三元電池和磷酸鐵鋰電池互有優勢。梯次利用方面，磷酸鐵鋰電池更適於梯次利用。再生利用方面，企業再生利用收益具有一定的不確定性，易受退役電池數量、原材料市場行情及企業管理水平等因素影響。

從用戶移交退役電池情況來看，市場上存在電池生產企業、回收利用企業、租賃企業及保險公司等多主體回收處理退役電池的情況。例如，深圳市退役的大部分動力蓄電池交由電池生產企業回收存儲，用於梯次利用研究；北京新能源公交車動力蓄電池主要採取租賃方式，退役後交由北京電力公司用於梯次利用儲能產品研究或回收利用企業處理。

2. 新能源汽車動力電池結構及機理

新能源汽車動力電池結構及機理：
汽車動力電池結構由電池模塊、電池模塊支架、電池箱體、電池管理系統、高壓電路控制系統、熱管理系統、安全控制模塊等幾部分組成。
汽車作為一種最為普遍的現代交通工具之一，為人們的生活帶來了_多便利。但是隨著石油資源緊缺現象的日漸突出，以及大氣污染的程度的日益加重，都必須大力發展清潔、無污染的新能源汽車，這已經引起了世界各國的廣泛關注，成為了當下新能源領域的研究熱點。而關於新能源汽車動力電池系統，是其中的一項重要研究內容，與汽車動力有著直接關聯，這就需要從多個方面進行綜合考慮，保證其結構設計的科學性、合理性、安全性，從而提升新能源汽車整體性能。

3. 新能源汽車動力電池的類型有哪些分別有什麼特點

新能源汽車動力電池的類型如下：

一、鋰離子電池

這種電池的物理和化學特性主要是高能量密度和高電壓，廣泛應用於各個行業並逐漸增加產量。電池分為聚合物電解質和液體電解質。與其他電池相比，這種電池能量更高、重量更輕、污染更少，使用壽命更長，鋰離子電池有很大的發展空間。理想情況下，這種電池是環保的。因此，鋰離子電池在新能源汽車製造領域發揮著非常重要的作用。

四、燃料電池

燃料電池的定義與傳統電池略有不同。電池本身使用儲存的燃料發電，而不是充電和放電。這是一個比較完整的發電系統。目前，使用乙醇、氫氣和甲醇等燃料。燃料電池和前述的鋰離子電池的相似之處在於，它是一種零污染電池，具有低污染和小排量的某些優點。優質能源也得到了其他國家的關注和支持。目前我國動力電池研發相對落後，電池技術不夠先進。此外，電池技術難度大，成本高，研究人員對燃料電池研發熱情不高，因此，與其他國家相比，中國燃料電池仍處於發展階段，但近年來有改善的趨勢。國家也在關注。我們相信可以逐步縮短與其他國家的差距，提高新能源汽車動力電池的穩定性。

4. 「科普」新能源車動力電池安全風險與應對方法

1、新能源車電安全引人擔憂

近年來伴隨新能源車市場的火爆， 社會 上已發生多起新能源車起火事故，電池安全漸漸成為了新能源電動 汽車 最重要的議題之一，也是各方關注的焦點。新能源 汽車 國家大數據聯盟在2019年08月發布的《新能源 汽車 國家監管平台大數據安全監管成果報告》顯示：2019年5月起3個月之內共發現79起安全事故，涉及96台車，情況很嚴重。已查明著火原因主要是電池自燃、車輛碰撞、車輛浸水、車輛不合理使用問題，它們導致了鋰離子熱失控。事故車輛中磷酸鐵鋰電池佔比7%左右、三元鋰離電池佔比86%左右，剩餘車輛電池不明。

圖1 電動 汽車 起火相關案例

基於此，針對電動 汽車 的法規升級越加頻繁，要求也越來越高。國標GB30381-2020《電動 汽車 用動力蓄電池安全要求》加入了電池熱失控預警要求，要求車輛在熱失控導致乘員艙發生危險前5min發出提示信息提示人員安全撤離，對熱失控的檢測以及蔓延抑制提出了緊迫而具體的要求。C-NCAP在2021年也引入了柱碰測試法規，國外機構Tesla、三洋、三星等在2014年前就電池熱失控領域開展了大量研究，Tesla已申請60多份相關專利；國內機構如CATL、清華大學近幾年均成立專門的技術團隊研究電池安全特性；以清華大學為例，其熱失控方面部分研究成果已用於寶馬、戴姆勒、三星、長安、CATL等合作項目。

圖2 電動 汽車 中涉及電池安全的相關標准

由於法規的升級和樹立 汽車 品牌形象需要，目前國內越來越多的主機廠生產的新能源電動車也開始考慮了絕緣安全防護，如基本絕緣、外殼防護、漏電監測、手動斷開等安全防護措施；除此之外，在新能源 汽車 安全開發過程中，GB 以及NCAP 工況只是基本的考核要求，為實現真正的新能源 汽車 的安全性，減小消費者對新能源車不安全的誤區，我們需考慮更多的實際交通道路事故中所出現的碰撞工況，在所有測試工況下避免高壓電防護失效導致的高壓傷害。

圖3 新能源車型電安全開發考核工況

2、動力電池簡介

從系統的角度來說，電池分為化學電池、物理電池和生物電池三大類。對於我們比較熟悉的化學電池，則是按正負極材料進行分類，有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等車輛比較常用的動力電池。鉛酸電池技術成熟、價格便宜，但其污染嚴重，比能量低，一般應用於大型不間斷供電電源以及電動自行車；鎳氫電池安全性高、耐過充過放性能好，但其比能量低、低溫性能差、自放電率高，一般應用於混合電動 汽車 以及電動工具；鋰離子電池相比以上2種電池具有比能量高、循環壽命長、充電功率范圍寬、倍率放電性能好、污染小等優良特性，現今被電動 汽車 廣泛採用，也是現今國網力推的一種電動 汽車 充電電池類型。

圖4 電池分類

市場上常見的鋰離子電池基本分為4類，其中磷酸鐵鋰電池的熱穩定性最好，錳酸鋰電池次優，三元鋰LiNiCoMnO2電池略差，而鈷酸鋰電池最差。磷酸鐵鋰電池循環壽命長、毒副作用小、成本低廉、充放電倍率大、高溫穩定性好，但一致性不好，能量密度低。錳酸鋰電池成本低，毒害性較低，但熱穩定性差，循環壽命短，應用較少。三元鋰（LiMn2O4）電池能量密度高，但大功率充放電後溫度升高，高溫時釋放氧氣，熱穩定性較差，壽命較短。鈷酸鋰電池熱穩定性最差，它的正極在高溫時容易分解，加速熱失控，但能量密度高，續航更出色，特斯拉 汽車 採用了這種電池。

圖5 主流鋰離子電池性能比較

這些種類的鋰離子電池最大的區別就是正極材料的不同, 實際上正極材料是影響鋰離子電池性能和成本的關鍵因素，目前國內新能源 汽車 動力電池應用最多的是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

圖6 磷酸鐵鋰刀片電池

圖7 三元鋰硬殼電池

圖8 一般動力電池包結構形式

3、電池存在的安全風險

各種電池起火的共性原因是電池熱失控，隱患總體可以分為三大類，一類是環境高溫，引起電池正負極的劇烈反應，反應會向可燃的電解液中釋放大量的能量，並析出氧氣，導致電池膨脹、過熱甚至失火；一類則是外部的物理性破壞，導致電池隔膜貫穿，正負極直接接觸使得電池內短路，短時間內釋放大量電能（可轉換成熱能），導致電池熱失控；最後一類則是電池過充、過放導致的內部結構損壞，從而引發電池的熱失控。

熱失控(Thermal runaway)是指由於鋰離子液態電池在外部高溫、內部短路，電池包進水或者電池在大電流充放電各種外部和內部誘因的作用下，導致電池內部的正、負極自身發熱，或者直接短路，觸發「熱引發」，熱量無法擴散，溫度逐步上升，電池中負極表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、電解液、正負極等在高溫下發生一系列熱失控反應(熱分解) 。直到某一溫度點，溫度和內部壓力急劇增加，電池的能量在瞬間轉換成熱能，形成單個電池燃燒或爆炸。引起單個電池熱失控的因素很多、很復雜，但電流過大或溫度過高導致的熱失控佔多數，下面重點介紹這種熱失控的機理。

以鋰離子電池為例，溫度達到90 時，負極表面SEI膜開始分解。溫度再次升高後，正負極之間的隔膜（PP或PE）遇高溫收縮分解，正、負極直接接觸，短路引起大量的熱量和火花，導致溫度進一步升高。熱失控時，230 250 的高溫導致電解液幾乎完全蒸發、分解了。它含有大量易燃、易爆的有機溶劑，逐步受到熱失控的影響，最終分解發生燃燒，是熱失控的重要原因。電解液在燃燒同時，產生一氧化碳等有毒氣體，也是重大的安全隱患。電解液如果泄漏，在外部空氣中形成比重較大的蒸汽，容易在較低位置大范圍擴散，這種擴散范圍極易遇火源引起安全事故。清華大學的研究顯示：正極中含鎳越多則熱穩定性越差，碳素材料的負極在壽命的前期較穩定，但是壽命衰減後變差。這從側面說明三元鋰電池的高鎳比例，雖然容量更大，但會導致更大的熱失控風險。

圖9 熱失控隨溫度的變化過程

4、應對電池可能存在的電池安全風險

應對電池可能存在的電池安全風險，可以從四個層級、七個維度來考慮電池的安全，四個層級指電芯、模組、電池包、整車，七個維度包括可靠連接、高壓防護、機械擠壓、過充、布置形式、短路和熱失控，在每個維度跟層級都有對應的防護措施，全方位有效的保護電池安全。

新能源 汽車 發生冒煙起火的場景一般為車輛靜置時充放電和車輛行駛中發生碰撞，下面我們基於鋰離子動力電池在機械擠壓這個維度來講解下目前開展的一般研究方法，探究整車碰撞中電池包的受力形態與損傷（失效、起火、爆炸）機理。

本研究從卷芯到單體到模組再到電池包共4個層級，每個層級的研究又分為試驗和模擬兩個方面，通過不同載入方向、不同載入速度的試驗來研究卷芯、單體和模組的各向異性和應變率效應，以及載入方向和載入速度的不同給動力電池變形行為和失效行為帶來的影響，全面認識動力電池在不同載荷工況下的響應規律和內在失效機理；藉助對試驗結果的認知，開發能夠表徵其應變率效應、各向異性和失效行為的卷芯模型，並以卷芯模型為基礎，逐級向上開發兼顧模擬精度和計算效率的電池單體模型和模組模型，以試驗結果為參考對各模擬模型的模擬精度進行驗證，為電動 汽車 電池包碰撞安全保護的開發提供虛擬模擬工具。

圖10 研究總體框架

1）卷芯層級研究

卷芯是組成單體進而構成模組的基礎，也是電池包裡面最基本的電化學單元，了解卷芯的力學性能，及其力學失效和電化學失效之間的聯系，有助於深入認識電池包在碰撞擠壓載荷下的響應規律和失效機理。鋰離子電池的正極材料通常以鋁質集流體為基底，塗布鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）和磷酸鐵鋰（LiFePO4）等鋰離子活性物質。負極材料通常以銅質集流體為基底，塗布石墨或硅層。而隔膜則常為由聚乙烯或聚丙烯等材料製成的多孔薄膜。通過對卷芯中的正極復合體、鋁箔、隔膜、負極復合體、銅箔等進行拉伸、壓縮、穿孔試驗，得到相應材料的材料卡片，為卷芯的精細化建模搭好基礎。

圖11 卷芯組分研究流程圖 研究總體框架

2）單體層級研究

電池單體是向下集成卷芯、向上構成模組的結構，每一個單體都是一個可以獨立工作的電化學集合體。目前車用鋰離子動力電池單體，通常採用卷繞或疊片式卷芯（交替布置的正負電極和電極間的隔膜）和液態電解質，用金屬外殼封裝成圓柱形（a）或方形硬殼電池（b），或用鍍金屬塑料膜封裝為軟包電池（c）單體層級研究。

圖12 (a) 圓柱形硬殼電池單體 (b) 方形硬殼電池單體

(c) 軟包電池單體

為了全面了解電池單體在碰撞擠壓載荷下的響應規律和失效機理，研究同樣對單體進行了不同載入方向和不同載入速度的擠壓試驗。

圖13 （a）Z向圓柱擠壓 (b) Y向圓柱擠壓 (c) X向圓柱擠壓

(d) Z向球頭擠壓 (e) Z向錐面擠壓

通過實驗，可以得到對應的力-位移-電壓曲線，結合對樣件電鏡掃描結果，來研究響應規律和失效機理，和建立了單體的有限元模型。

圖14 某工況下單體力-位移-電壓曲線

對於電池單體，我們通過多種方向和多種不同的載入速度的組合試驗對其力電響應進行了測試，可以發現，單體也有著明顯的各向異性和應變率效應。其次，單體的短路行為也具有明顯的各向異性，相比於Y向和X向，Z向是單體最容易發生短路失效的擠壓方向。藉助對試驗結果的認知，開發能夠表徵其應變率效應、各向異性和失效行為且兼顧模擬精度和計算效率的單體模型。

圖15 單體有限元模型

3）模組層級研究

模組是將一個以上電池單體按照串聯、並聯或串並聯方式組合，並作為電源使用的組合體。其研究方法與單體基本一致，但由於其結構比單體更加復雜多元，研究中需要考慮多種失效形式，包括單體之間的粘膠，殼體撕裂，端板斷裂的現象。

圖16 模組測試系統

圖17 模組試驗形式及樣件變形情況

通過研究發現，相比單體內短路（卷芯斷裂）壓降失效而言，模組試驗中更多的是由於結構失穩或外部侵入而發生的外短路；由於藍膜、膠層和鋁合金在沖擊下韌性明顯下降，更易發生失效破壞，而這些失效形式是導致模組發生外短路的關鍵因素，進而使得模組壓降對應的力和位移的響應在准靜態和存在較大差異。

圖18 某工況下單體力-位移-電壓曲線

通過模組多工況試驗標定，建立模組有限元模型。

圖19 模組有限元模型

4）電池包層級研究

通過對鋰離子從卷芯到單體到模組的研究，對電池本身具備充分的了解，包括電池在沖擊下的變形和失效規律，內部損傷發生的歷程和機理，在發生嚴重損傷前所能承受的載荷、變形、能量等的最大限度，以及損傷發生過程中機電熱的相互耦合和作用關系等。基於模擬模型，便可以開展多工況下電池包層級的研究與對標工作。

圖20 電池包系統多工況研究

在新能源 汽車 安全開發過程中，電池包作為更加復雜的系統，不同的試驗工況下，會有多種不同的失效形式，其產生的原因和所造成的危害也不盡相同。

圖21 常見的動力電池失效形式

5、結語

鋰離子電池憑借其能量密度大、循環壽命長、充電效率高等優點，被廣泛應用於純電動或混合動力 汽車 的儲能系統。然而，鋰離子電池在能量密度迅速增長的同時，對於整車的安全性設計又提出了新的挑戰。特別是在經受復雜且嚴峻的碰撞工況時，為最大程度地發揮電池系統防護結構的作用，最大限度地在碰撞防護和輕量化設計之間尋求平衡，必須首先深入研究鋰離子電池的機械性質和碰撞安全性，不但能夠對新能源車輛設計和製造提出指導性的建議，也有利於新能源車輛的後期維護和事故處理等工作的進行。

為解決電池單體在機械載入下的力學響應與損傷行為預測問題，開發預測電池包力學響應和失效行為的工具，最終服務於電動 汽車 碰撞安全設計，第一階段針對典型的車用動力電池開展了從卷芯到單體再到模組共三個層次，逐步深入的研究。每個層次的研究又分為試驗和模擬兩個方面，通過不同載入方向、不同載入速度的試驗來研究卷芯、單體和模組的各向異性和應變率效應，以及載入方向和載入速度的不同給動力電池變形行為和失效行為帶來的影響，全面認識動力電池在不同載荷工況下的響應規律和內在失效機理；藉助對試驗結果的認知，開發能夠表徵其應變率效應、各向異性和失效行為的卷芯模型，並以卷芯模型為基礎，逐級向上開發兼顧模擬精度和計算效率的電池單體模型和模組模型，以試驗結果為參考對各模擬模型的模擬精度進行驗證，為電動 汽車 電池包碰撞安全保護的開發提供虛擬模擬工具。

5. 新能源電池技術有哪些

新能源電池技術有哪些

新能源電池技術有哪些，目前，市場上使用的新能源電池技術是有幾種的，但是也不知道具體是有哪些的，我為大家整理好了新能源電池技術有哪些的相關資料，一起來看看吧。

新能源電池技術有哪些1

目前，新能源汽車所採用的新能源電池技術主要是三元電池和鋰電池磷酸鐵，鑒於技術的發展，我們仍在研究電池壽命、安全性和成本，這是影響電池的主要因素。

磷酸鐵鋰離子電池是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池，不含貴金屬元素(如鈷等)。由於沒有貴金屬材料，磷酸鐵鋰離子電池的原材料成本可以壓縮得很低。而且安全性和穩定性高，分解溫度高達700-800度，不會釋放氧分子。

此外，其循環壽命超過2000次，因此許多製造商將選擇磷酸鐵鋰離子電池作為電動汽車的電池。客觀地說，新能源汽車的崛起也與磷酸鐵鋰離子電池密切相關。

但是這種電池也有一個致命的缺點，就是低溫性能差，即使納米化，塗碳，這個問題也解決不了。研究表明，容量為3500毫安時的磷酸鐵鋰離子電池可以在-10的環境下工作。結果，經過不到100次充放電循環，其電容量急劇衰減到500mAh，基本報廢。

而且鋰電池中的鋰是一種稀有金屬，因此鋰電池的價格就比較貴了，價格降不下來就不能大批量推廣。一小塊手機就以及價格不菲了，因此動力用鋰電池的.話只有小范圍可以，大范圍的話造價就很高了。

與磷酸鐵鋰離子電池相比，三元鋰離子電池在低溫下更穩定。此外，以鎳鈷錳酸鋰為正極材料、石墨為負極材料的鋰離子電池具有高電壓平台，這意味著在相同體積或重量下，三元鋰離子電池的比能量和比功率更大。

那麼為什麼如此高效率的三元鋰離子電池備受爭議呢？那是因為三元鋰材料熱穩定性差，在200左右會分解，化學反應劇烈，所以電解液在高溫應用下會迅速燃燒，產生連鎖反應。說白了就是三元鋰容易著火。

目前我國純電動汽車主要使用鋰離子電池這種 新能源電池技術。鋰離子電池可分為正極材料、負極材料、電池隔膜、電解質等部分。新能源汽車的發展路況很非常復雜。想要正常駕駛，需要通過電池的功率、續航里程、安全性。因此，各國在新能源汽車的電池研發中都非常注重能源安全、能量密度和循環壽命。新能源汽車的新能源電池技術研發是一項復雜的任務。要保證動力和續航，一般有兩個方向：一是多裝電池，二是提高能量密度。

但是電池越多，重量越大，成本越高，不符合汽車公司的要求。汽車公司普遍追求電池能量密度的提高。目前，新能源汽車攜帶的電池能量密度低於300瓦時/千克。為了提高續航能力，有必要提高電池的能量密度。以電池為例，隨著能量密度的增加，鋰離子必然會增加，而鋰離子穩定性差，容易燃燒。因此，如何實現能量密度和安全性的高度平衡也是汽車動力電池研發中的一個難題。

然而，令人欣慰的是，各國都在 新能源電池技術的研發方面取得了一些突破。今年，寧德時代宣布將發布自修復長壽命電池。此前，蜂窩能源還在開發四元電池和固態電池，松下表示將打造無鈷電池，這是新能源汽車電池領域的重大事件。對於汽車動力電池的發展，這些產品可能會為行業發展帶來新的可能性。那麼就讓我們一起來期待動力新能源電池技術如何在下一步解決這些問題吧。

新能源電池技術有哪些2

新能源電動汽車電池優缺點

一、鉛酸電池

優點：

1、原料易得，價格相對低廉

2、高倍率放電性能良好

3、溫度性能良好，可在-40~+60℃的環境下工作

4、適合於浮充電使用，使用壽命長，

缺點：

1、比能量低，一般30~40Wh/kg

2、使用壽命不及鎳鎘電池

3、製造過程容易污染環境，必須配備三廢處理設備。

二、氫鎳電池

優點：

1、與鉛酸電池比，能量密度有大幅度提高，比能量65Wh/kg，體積能量密度都有所提高200Wh/L;

2、功率密度高，可大電流充放電

3、低溫放電特性好

4、循環壽命（提高到1000次）

5、環保無污染

6、技術比較鋰離子電池成熟。

缺點：

1、正常工作溫度范圍-15~40℃，高溫性能較差

2、工作電壓低，工作電壓范圍1.0~1.4V

3、價格比鉛酸電池、鎳氫電池貴，但是性能比鋰離子電池差。

三、鋰離子電池

優點：

1、比能量高達160Wh/kg

2、自放電率較低、無記憶效益、

3、無污染、壽命長、重量輕、電壓可達4.7V

缺點：

鋰遇水會燃燒，過充電非常危險，因此要求電池管理模塊技術較高

四、燃料電池

優點：

1、比能量高，汽車行駛里程長;

2、功率密度高，可大電流充放電;

3、環保，無污染。

缺點：

1、系統復雜，技術成熟度差;

2、氫氣供應系統建設滯後;

3、對空氣中二氧化硫等有很高要求。由於國內空氣污染嚴重，在國內的燃料電池車壽命較短。

新能源電池技術有哪些3

一、新能源汽車的優點：

1、環保，新能源汽車不採用燃油動力裝置，不需要柴油，汽油，而是清潔能源，比如電，太陽能，等，減少二氧化碳的排放。

2、不限號，在大城市新能源汽車是不限號的，更方便出行。

省燃油錢，如果使用燃油費大概6角到8角每公里，然而新能源只需要電費而已。

4、傳動效率高，新能源一般採用電機傳動效率高。

5、政策補貼，現在的新能源汽車享受政策補貼一輛車還能省不少錢。

二、新能源汽車的缺點：

1、汽車續航里程短，新能源汽車一般都是電動的，電池的蓄電量有限，持續行駛的里程也會受限

2、汽車售後服目前好不成熟，新能源汽車各方面都還在摸索、改善中，對於新能源汽車的售後維修，基本沒有很多熟練的維修人員，不能及時維修

3、汽車成本較高，電動車為了能反復充電和續航，必然需要好的電池，好的電機，成本相當高

4、汽車充電難、充電慢，新能源汽車應為受限於各方面的條件，還沒有完全普及，充電樁有限。

6. 新能源汽車產業鏈研究第四章——動力電池

行業發展空間：

2020年12月，我國電動 汽車 保有量492萬輛，據我國新能源 汽車 產業發展規劃中2025年電動 汽車 銷量佔比20%，以每年2500萬輛的整車銷量來看，預計2025年電動車保有量將達到2000萬輛，與2020年相比年復合增長率25%，平均70度電/輛，則五年內將新增儲能系統裝機設備1400GWh，以售價1元/Wh計算， 新能儲能市場規模1.4萬億元 。

目前市面上電池根據電解質狀態不同大致可分為液態電池、半固態電池、准固態電池和全固態電池。液態電池僅含有液體電解質，半固態電池以氧化物復合電解質為主，准固態電池以聚合物復合電解質為主，而全固態電池以硫化物復合電解質為主。

正極材料主要是磷酸鐵鋰，三元材料，錳酸鋰，鈷酸鋰等，負極材料主要是石墨烯等。據ICC鑫欏資訊數據顯示，2020年國內四大正極材料總產量51.9萬噸/+20.8%，其中磷酸鐵鋰材料表現強勢，產量達到14.2萬噸/+45.7%。鈷酸鋰與錳酸鋰正極材料的產量分別為7.38萬噸及9.29萬噸，同比分別增長24.8%及21.6%；三元材料產量增速最緩，僅7%，全年總量為21萬噸。負極材料產量達到46萬噸/+28%。全球負極材料市場繼續向中國集中，2020年中國負極材料產量已經佔到全球總產量的85%左右。

政策總結：

2020年3月31日，國務院總理李克強確定將新能源 汽車 購置補貼和免徵購置稅政策延長2年，原計劃到2020年底結束。

2020年7月，工信部、農業農村部、商務部等3部門在發布《關於開展新能源 汽車 下鄉活動的通知》，活動時間為2020年7月-2020年12月。期間 汽車 企業給出讓利，並在此基礎上推出5000 元 的置換補貼，促進入門級電動車在三四線及以下地區替代低速車。 2021年工信部取消動力電池白名單，LG化學，SDI,SKI等外資將重新進入中國市場。

2020年10月27日，《節能與新能源 汽車 技術路線圖2.0》重點強調了總體能耗的控制。要求2025年、2030年和2035年乘用車總體百公里平均油耗分別達到4.6L、3.2L和2.0L。新能源 汽車 2025年滲透率達到20%，2030年達到40%；到2035年新能源 汽車 滲透率則要達到50%以上，其中純電動則將佔到新能源 汽車 的95%以上，純電動 汽車 成為新銷售車輛的主流，公共領域用車全面電動化。同時，2025年、2030年和2035年，混合動力節能 汽車 分別要佔到50%、75%和100%。也就是說，到2035年，我國新銷售的 汽車 將有一半以上是新能源 汽車 ，其餘全部都是混合動力的節能 汽車 。具體規劃 下 表：

動力電池主流類型：

4680電池： 松下將於2021年為特斯拉製造4680圓柱電池，該電池直徑46mm,長80mm，單體電芯型號比21700更大，能量密度提升至300Wh/kg，輸出功率提升6倍，搭載該電池的電動 汽車 續航里程可提高16%，新電池每千瓦時成本降低14%。此外，4680電池採用全新「無耳級」技術，使得正負極流體與蓋板/殼體直接連接，電流導電面積成倍增加，電流傳導電流傳導面積成倍增大，傳導距離縮短，從而大幅降低電池內阻，減少發熱量，可大大延長電池壽命，提高充放電峰值功率。馬斯克還透露2021年下半年推出的特斯拉MODEL SPlaid三電機高性能版將配備全新結構電池組就包括4680鋰電池。

百萬英里鋰電池：

特斯拉的百萬英里電池是一種鋰離子電池，採用新一代「單晶」NCM532正極和一種新型先進電解質，採用單晶鎳鈷鋁電極，鎳含量達到50%，鈷元素20%，並加入人造石墨，可使電動 汽車 持續行駛100萬英里（約160萬公里），目前特斯拉使用的電池壽命僅為50萬公里，。該「超長壽命電池」實現裝車後就算報廢了還可以繼續使用，對天氣，地形等外部因素限制較小，能達到4000次充放電循環。該電池與寧德時代合作，將在中國首推。

通用 汽車 也表示正在開發使用壽命達100萬英里的電動 汽車 電池，但尚未公布推出時間表。

蜂巢2020年推出兩款無鈷電池，其中一款產品容量為115Ah。電芯能量密度為245Wh/kg，電池使用壽命達15年或120萬公里。

比亞迪量產的磷酸鐵鋰刀片電池體積能量密度比傳統電池提升了50%，電池使用壽命超100萬公里。其正極是磷酸鐵鋰，屬於磷酸鐵鋰電池范疇，系統能量密度140Wh/kg，續駛里程約600公里。不含重金屬，減少環境污染；體積變小，侵佔小。重量減輕，自損能耗降低；安全性提升，在高溫、過充、擠壓、針刺等情況下，降低電芯爆炸的概率。

NCMA超高鎳電池：LG能源計劃2021 Q2開始量產鎳含量90%的NCMA電池，並向特斯拉供應MODEL Y及下一代車型，該電池能量密度為161Wh/kg,電池包容量77KWh,續航里程594km。國內華友鈷業和格林美已經進行NCMA四元材料量產准備，華友鈷業1月8日啟動年產12500噸NCMA四元前驅體材料項目，建設周期兩年。格林美的NCMA四元前驅體材料正在進行客戶認證。

固態電池

固態電池被認為是動力電池技術發展的主要方向，正極（朝高鎳三元方向）、負極材料（硅碳-蔚來或摻硅-上汽智己）其生產重點在負極材料，硫化物（CATL-2030年）和氧化物進展較快，樣品正通過針刺測試，但還要做車輛測試，預計2021年下半年規模量產裝車。固態電池中的固態電解質代替了液態電解質和隔膜，安全性好，充電時長短，單體能量密度（>350Wh/kg)和壽命（>5000次）都得以提升，但是固態電解液接觸面積比液態差，導致其活性降低，導電率低，內阻大，因此採用創新架構模式，如雙機架構技術、CTP、CTC、刀片電池可改善。但全固態電池想要規模化量產還需要5—10年。目前，法國Bollor、台灣公司、國內三家公司，台灣目前量產產量較小，且主要用於消費電子和可穿戴設備。

2021年1月9日，蔚來 汽車 在NIO DAY上發布了續航里程超1000公里的固態電池，計劃於2022年四季度發布半固態電池包，屆時其電池單體能量密度將達到360Wh/kg，電池包帶電量也將由現在的100kWh提升至150kWh，但仍需使用電解液，隔膜等，屬於半固態電池。但是電池行業去隔膜和去電解液，預鋰化，無鈷化技術仍是行業發展大趨勢。

市場格局

（一）裝機量

1月13日，中國 汽車 動力電池產業創新聯盟發布最新數據顯示，2020年國內動力電池裝車量累計63.6GWh，同比累計上升2.3%。其中，三元電池裝車量38.9GWh，占總裝車量61.1%，同比累計下降4.1%；磷酸鐵鋰電池裝車量24.4GWh，占總裝車量38.3%，同比累計增長20.6%，磷酸鐵鋰回暖勢頭明顯。 從市場競爭格局看，國內市場寧德時代獨佔50%市場份額，比亞迪佔14.9%、中航鋰電、國軒高科佔比超過5%。全球市場寧德時代連續4年居第一位，市佔率約24.8%；韓國LG化學市佔率約22.6%；松下佔18.3%；比亞迪、韓國三星SDI、韓國SKI裝機量佔比分別為7.3%、5.9%、5.1%。

2021最新裝機量排名:寧德時代>LG化學>日本松下>比亞迪>三星SDI>SKI

（二）產能

寧德時代2020年-2022年非合資產能分別為90/150/210GWh,2025年完成擴產計劃後約達到450GWh；LG化學目前產能120GWh,2023年底擴建至260GWh；SKI目前產能29.7GWh,計劃2023年動力電池產能達到85GWh 、2025年超125GWh；2020年底比亞迪電池產能達到65GWh，2021年和2022年包括「刀片電池」在內的總產能分別達到 75GWh 和 100GWh。

目前產能：LG化學>寧德時代>比亞迪>SKI

規劃產能：寧德時代>LG化學>比亞迪>SKI

（三）供應分布

國外市場日本松下為特斯拉主要供用商，後引入寧德時代和LG化學。國內造成新勢力的動力電池供應商為：蔚來 汽車 電池由寧德時代獨供，理想 汽車 為寧德時代和比亞迪，小鵬 汽車 為寧德時代，億緯鋰能等，威馬 汽車 ，合眾新能源的電池供應商就相對分散了。

A股相關標的最新消息：

寧德時代： 2020年2月至今追加近1000億動力電池投資，新增布局產能300GWh,2025年全球動力電池將邁入TWh時代，而寧德時代作為全球動力電池龍頭，有望在裝機量和產能上穩拿第一寶座。

1月19日寧德時代公布兩項固態電池專利：「一種固態電解質的制備方法」，該方法將鋰前體、中心原子配體分散於有機溶劑中，形成反應初混液；將硼酸酯分散於有機溶劑中，形成改性溶液；將反應初混液與改性溶液混合，乾燥，得到初始產物；對初始產物研磨、冷壓、熱處理得到固態電解質。該專利制備法可以顯著提高固態電解質電導率，從而有利於提高全固態電池的能量密度。「一種硫化物固態電解質片及其制備方法」，該方法將硫化物電解質材料及摻雜於硫化物電解質材料中的硼元素，且電解質片表面任意位置的硼元素質量濃度B0與距離該位置100μm處的硼元素質量濃度B100的相對偏差(B0.B100)/B0不超過20％,可有效降低陰離子對鋰離子的束縛作用，提升鋰離子的傳輸能力；同時提升摻雜均勻度和電導率，降低界面阻抗，改善電池的循環性能。 比亞迪： 近日國家知識產權局公布了比亞迪多款電池領域專利，其中包括「一種正極材料及其制備方法，一種固態鋰電池」，該專利提供了正極材料的制備方法和固態鋰電池，該正極材料可同時構建鋰離子傳輸通道和電子傳輸通道，極大的提升了固態鋰電池的容量發揮，首圈庫倫效率，循環性能和高倍率性能。「一種鋰離子電池固態電解質及其制備方法和固態鋰離子電池」目的是為了解決現有固態電解質的鋰離子電池能量密度低，安全性差的問題。「一種凝膠聚合物電池及其制備方法」表明比亞迪在半固態電池領域已有進展。

國軒高科： 1月8日發布新產品磷酸鐵鋰210Wh/kg軟包單體電池和JTM電池磷酸鐵鋰210Wh/kg軟包單體電池是全球已經亮相的磷酸鐵鋰體系單體能量密度最高的產品，搭配自主研發了高性能磷酸鐵鋰材料，高克容量硅負極材料和先進的預鋰化技術，單體能量密度已經達到三元NCM5系水平，JTM中J是卷芯，M是模組，該產品電池材料大幅精簡，製造過程大大簡化，電池性能大幅提高，綜合成本顯著降低，電池包適應性大大增加。

與大眾合作開發的MEB項目兼顧三元和鐵鋰兩種化學體系的標准MEB模組設計，預計2023年實現量產供貨。

欣旺達： 2019年4月收到雷諾-日產聯盟的供應商定點信，未來七年內向其提供達115.7萬台 汽車 使用的混合動力電池，保守預計訂單金額將超過百億元。2020年6月，日產宣布將與欣旺達合作共同為e-POWER系統開發下一代車載電池。

億緯鋰能：1月19日，億緯鋰能宣布荊門圓柱電池產品線開始投產，達產後圓柱電池年產能從2.5GWh提升至5GWh，年產數量達4.3億顆，該系列電池將用於電動自行車。

孚能 科技 ： 孚能 科技 是國內三元軟包動力電池龍頭企業，與吉利成立合資公司，未來合計產能達120GWh,其中2021年開工建設不少於20GWh。

7. 新能源汽車對動力電池的要求有哪些

1）高比能量（它關繫到一次充電可行使的距離）。動力電池容量有限，未能實現突破。目前市場上使用的電動汽車一次充電後的續駛里程一般為100km～300km，並且這還需要保持適當的行駛速度及具有良好的動力電池調節系統才能得到保證，而絕大多數電動汽車在一般行駛環境下續駛里程只有50km～100km。
2）大功率（它涉及到電汽車車的加速特性和爬坡能力）。

3）循環壽命長（它涉及到流動成本）。目前，實際應用的動力電池組的循環壽命短，普通動力電池充放電次數僅為300～400次，即使性能良好的動力電池充放電次數也不過700～900次，按每年充放電200次計算，一個動力電池的壽命最多為4年，與燃油汽車的壽命相比太短。

4）充放電效率高（它涉及到節省能源及成本）。
5）原材料來源豐富，成本低（它涉及到基本建設費用等）。目前，電動汽車動力電池的價格約為100美元/kwh，有的甚至高達350美元/kwh，成本太高，用戶難以承受。

6）安全（它關繫到在使用過程中是否可靠，方便）。動力電池安全性得不到保障，中小容量鋰動力電池的產業化已經非常成功，但大容量、高功率鋰動力電池的安全性問題還未得到有效解決。而動力電池容量愈大，其一旦失控所造成的危害就愈大。針對動力電池安全性方面，需在電氣安全、機械安全和熱安全的基礎上開展動力電池系統的安全性整體方案設計研究，針對動力電池系統開展故障診斷預測、熱安全監測預警和防控關鍵技術。

8. 新能源汽車動力電池發展研究的背景意義

緩解能源危機、降低環境污染。
新能源汽車動力電池發展研究的背景意義如下：新能源汽車動力電池作為可再生能源的一種，具有比吵迅較高的可持續性和環保性衡碰啟，能夠緩咐如解能源危機帶來的壓力，並且新能源汽車動力電池的零排放特性能夠顯著降低環境污染程度，有助於改善環境質量。
汽車動力電池，也稱為電動汽車電池、高能量密度鋰離子電池，是一種用於驅動電動汽車的電池。