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十四五动力电池技术路线图系统解读

日期:2021-01-08    来源:电动新视界

国际充换电网

2021
01/08
15:56
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关键词: 电动汽车 动力电池 智能网联汽车

2020年10月27日在上海举行的“2020中国汽车工程学会年会暨展览会”上,中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长、清华大学教授李骏院士宣布,《节能与新能源汽车技术路线图2.0)》正式发布。

【解读】《节能与新能源汽车技术路线图2.0)》为汽车产业发展指明了发展方向,明晰了重点和路径,希望成为行业一致的行动指南。给中国面向2035年新能源汽车规划研究以及与汽车相关的“十四五”科技规划研究工作提供重要支撑。

一、《路线图2.0》关键发展方向和发展目标

《路线图2.0》确认了全球汽车技术“低碳化、信息化、智能化”的发展方向。

【解读】

全球汽车技术发展方向是“三化”,不是“四化”,共享化,不是汽车技术的发展方向,是市场模式而言,电动化是“三化”的技术手段。

《路线图2.0》我国汽车产业未来15年的关键发展方向和发展目标,以2035年为节点,我国汽车产业发展的六大目标:

1)汽车碳排放总量:

2028年达到峰值,2035年相较峰值下降20%(国家目标:2030年达到峰值,2060年实现碳中和)。

2)汽车总产销总规模:

2025年产销为3200万辆,2030年为3800万辆,2035年为4000万辆。

3) 乘用车整体油耗:

2025年为百公里4.6升,2030年为3.2升,2035年为2升。

4)销量结构:

2035年节能汽车与新能源汽车销量各占一半。节能汽车100%全部为混合动力,新能源汽车95%为纯电动汽车,同时电动汽车和充电设施具备V2G功能。

5)氢燃料电池汽车:

2035年保有量为100万辆。

6)智能网联汽车

2025年L2/L3销量占比50%,2030年L2/L3占比70%,L4占比20%,2035年高精度地图定位为厘米级。

【解读】

①未来15年分为3个时间节点,2025年、2030年、2035年;

②汽车碳排放总量,服从于碳达峰、碳中和总要求;

③乘用车整体油耗,服从于碳达峰、碳中和总要求技术指标;

④销量结构指标,体现了纯电驱动的战略意图,节能汽车混动化,新能源汽车纯电动化。

⑤氢燃料电池汽车、智能网联汽车指标体现了是在新能源基础之上的发展。

二、《节能与新能源汽车技术路线图2.0)》整体结构

《路线图2.0》延续了“总体技术路线图+重点领域技术路线图”的基本框架,把原来的“1+7”研究布局深化拓展,变成了“1+9”。其研究领域可概括为1(即产业总体)+9大技术发展方向。

1)总体技术路线图

《路线图2.0》总体技术路线图是坚持纯电驱动发展战略。

2)9大重点领域技术路线图

节能汽车、纯电动和插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车、智能网联汽车、汽车动力电池、新能源汽车电驱动总成系统、充电基础设施、汽车轻量化、汽车智能制造与关键装备。

【解读】

①坚持纯电驱动发展战略,其中的“纯”是针对“混”而言的,中国新能源汽车是“纯电动”,不是“混动”,节能汽车的“插电式混动化”是迈向“纯电动”制度性安排。

②汽车种类分为4类:节能汽车、纯电动和插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车、智能网联汽车。其中纯电动和插电式混合动力汽车为电动一大类。

③支撑技术分为五个方面:汽车动力电池、新能源汽车电驱动总成系统、充电基础设施、汽车轻量化、汽车智能制造与关键装备。其中:汽车动力电池是最关键、最核心地位。

三、我国动力电池产业化聚集区域

主要有四个:珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津冀区域。超过100家动力电池企业开展动力电池及电池系统的研发及产业化工作,超过了1000亿产业资金投入,形成了超过400亿瓦时的年生产能力,技术研发及产业化进展显著。

四、世界范围内动力电池的研发和产业化

主要集中在三个区域,分别位于德国、美国,及中日韩所在的东亚地区,锂离子动力电池的生产目前也主要集中在中日韩三个国家。从技术及产业的角度综合来看,日本在技术方面依旧领先,韩国在市场份额上超越日本占据第一位,中国的电池企业数量最多,产能最大。

五、我国动力电池现状

动力电池作为能量储存装置,是电动汽车的核心部件。主要指标有:安全性、能量密度、功率密度、寿命以及成本等。

①动力电池单体和模块通过了GB/T31485安全性的要求,但电池系统的安全性有待进一步验证和提升。

②单体技术水平与国外基本处于同一水平,掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造工艺技术

③关键材料基本实现了国产化,生产线逐渐从半自动中试向全自动大规模制造过渡。

④形成了较为完善的锂离子动力电池产业链体系,但产品均匀一致性、系统集成技术、生产自动化程度,还有差距。

六、汽车动力电池技术路线图

1)总体要求:

基于2035年中国动力电池技术总体基于国际领先,并形成完整、自主、可控的动力电池产业链。

【解读】

这里强调的是动力电池产业链,不是企业,也不是一个环节,而是“总体基于国际领先,并形成完整、自主、可控”。

关键是“自主、可控”4个字。“自主”2字具体体现在知识产权上,“可控”2字具体体现在企业股权上。

2)三大技术方向:

动力电池技术路线涵盖了能量型、能量功率兼顾型和功率型

【解读】

能量型、功率型是两头,能量功率兼顾型是中间。

3)两大应用领域:

乘用车和商用车

面向普及型、商用型、高端型车型,实现动力电池单体、系统集成、新体系动力电池、关键材料、制造技术及关键装备测试评价、梯次利用以及回收利用等产业链全链条覆盖。

【解读】

①动力电池是汽车动力电池,即乘用车和商用车的动力电池,没有涉及其他机动车辆。

②普及型、商用型、高端型车型是针对乘用车而言,动力电池市场重心在乘用车。

七、动力电池2.0技术路线图分阶段、分车型规划

动力电池作为新能源汽车的心脏,为实现2035年上述目标,2.0技术路线图在技术路线方向,电池技术详细参数等领域分阶段、分车型做了更全面细致的规划。

1)在关键材料领域,完全具备自主能力,产品性能达到国际水平。同时形成多材料体系动力电池、模块、系统产品平台,安全可靠性及耐久性显著提升。

2)在新材料、新结构、新体系动力电池上,实现突破和工程应用,拥有自主原始创新技术。

3)在制造装备和制造过程上,要实现数字化与无人化。同时,形成精细化、智能化、高值化退役动力电池循环利用体系。

4)在动力电池详细参数设置上,分阶段做了详细划分,如对比能量密度、电池寿命、成本等参数设置最低门槛及提升方向。

①针对普及型车型

a)能量型电池,2025年比能量要求高于200Wh/kg,电池寿命高于3000次或12年,电池成本要低于0.35元/Wh;

b)2030年电池循环寿命不变,但比能量要求提升至250Wh/kg以上,且电池成本低于0.32元/Wh;到2035年其比能量要求提高为300Wh/kg以上,电池成本降低至0.3元/Wh,动力电池寿命不变。

②针对高端车型

能量型电池2025年循环次数高于1200次或12年,成本要求低于0.5元/Kh,但比能量密度门槛提升至350Wh/kg以上,到2035年比能量密度门槛要求达到500Wh/kg,成本低于0.4元/Wh。

八、未来15中国国动力电池发展分为三个时间节点

①2025年,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,纯电动汽车的经济性与传统汽油车基本相当,插电式混合动力汽车步入普及应用阶段。

②2030年,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、金属燃料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。

③2035年,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;动力电池技术及产业发展处于国际领先水平。

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