电动汽车市场的繁荣与动力电池系统的发展

目前，普通汽车主要使用化石燃料作为动力源，这不仅消耗了大量的石油资源，也是温室气体排放的罪魁祸首之一。为了应对全球节能减碳的趋势，许多国家都将汽车电气化作为一项重要的温室气体减排措施。

电动汽车动力电池的研究现状

纯电动乘用车在续驶里程、环境适应性、使用寿命、购买成本等方面都有超越传统燃油车的潜力，是目前电动汽车市场发展的重点。电动汽车市场扩大的关键在于能否大量生产高质量、低成本的电池。2019年，按电力存储容量计算，全球电池产量为260吉瓦时。预计年平均增长130gwh ~ 150gwh，到2023年产能预计将达到855gwh。电池的价格正以每年20%的速度下降。到2020年，预计每辆电动汽车的成本为3.5万美元，电池成本约占整车成本的36%。预计到2025年，电池成本将占到整车成本的25%。预计电动汽车的平均价格将降至3万美元，100千瓦时的动力电池系统的价格为1万美元(每千瓦时100美元)，到2020年代中期左右，纯电动汽车的性价比将超过燃油汽车，这将是一个转折点。

电动汽车电池系统开发

电池系统是电动汽车的主要核心部件。系统的组成部分包括单体电池、电池封装形式、电池管理系统、温度处理系统、电池组外壳、辅助材料等。电池的可靠性、能量密度、充电速度、电池组结构等都需要在设计和制造过程中加以考虑。在2017年中国公布的《促进汽车动力电池产业发展行动计划》中，主要目标是大幅提升产品性能。到2020年，电池单体能量密度达到≥300 Wh/kg，电池组总能量密度达到≥260 Wh/kg。电池组成本降低到≤1元/Wh，工作环境温度达到-30˚C~55˚C，充电容量达到3C。到2025年，电池能量密度有望达到500wh /kg，达到电池性能发展项目目标。

1. 电动汽车平台
   如果在传统燃油车的基础上改装电动汽车，受限于传统燃油车的结构限制，无法实现电动汽车的优化设计。例如，大众e-Golf，改装燃油车充分利用其可用空间。电池总电量为35.9千瓦时，最高续航里程为231公里。为了满足续航里程超过400 - 600公里的需求，汽车制造商开发了纯电动汽车平台，如Leaf EV平台、ZOE、MEB平台、特斯拉EV平台等。该平台的电池组与底盘为一体化设计，其中采用电池组结构加强底盘，采用整车车架加强电池组的结构保护。采用低高度电池模块化设计，可将电池模块平铺在车辆底盘上，并可通过布置电池模块的位置来调节车辆的重心。电动机和其他电气系统被放置在车轴的高度，以获得车辆内部的最大可用空间。
2. 耐力里程
   增加电动汽车行驶里程的一种方法是提高电池的能量密度。根据不同的性能，可以选择的电池材料包括三元锂电池的高镍低钴正极材料、磷酸铁锂电池的无钴正极材料、固态锂电池和高能量密度锂空气电池等。使用各种尺寸，形状可以分为三种形式，如松下/特斯拉的NCA811 21700圆柱形电池，宁德时代的NCM811方形电池和LG化学的层压软包电池。圆柱电池已经发展了很长时间，并且有成熟的制造工艺。到2025年，预计电池组的电能密度将提高到350wh /kg。

电动汽车行业发展趋势

• 预计市场规模将迅速增长
  随着电动汽车产业的持续发展，对电池的需求也会相应增加。此外，世界主要汽车制造商以及美国和中国政府也预计电动汽车市场将迅速增长。
• 新的服务契约模式的兴起
  电池成本在电动汽车成本结构中所占比例非常高(接近50%)，影响着电动汽车的价格和市场普及程度。为了突破成本过高的困境，一种新的服务契约模式应运而生。
• 电池技术将继续改进
  电池专利技术主要包括化学相关化合物和工艺技术的研究与开发。随着电池行业的不断发展，拥有关键核心技术的厂商将能够引领行业的发展趋势。因此，包括美国、日本、中国、韩国等在内的国际制造商将积极投入研发，掌握技术，提高竞争力水平。
• 政府政策支持和帮助
  推动电动汽车产业发展的国家都非常重视电池产业。例如，美国和中国政府提供电动汽车购买补贴或减税措施，鼓励购买电动汽车。其中，中国政府只提供购车补贴。在商用运输车辆和公务用车方面，美国政府也为行业参与者提供政策激励，鼓励高端电池技术的发展。