未來汽車市場

隨著政策、市場的推廣，2018年我國新能源汽車生產(chǎn)約122萬輛，同比上升50%，動(dòng)力鋰電池裝機(jī)總電量約56.98GWh，同比上升56%。作者預(yù)測，新能源汽車未來5到10年依然和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車在市場共同競爭。做好新能源汽車的整車成本企劃、優(yōu)化動(dòng)力鋰電池的成本，是車企和零部件供應(yīng)商將來多年的核心工作之一。

動(dòng)力鋰電池和電芯

目前新能源汽車采用的多是鋰離子電池，其基本工作原理如圖1所示：

圖1鋰離子電池的工作原理

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

正極的活性材料重要有兩類，一類是鎳鈷錳鋰化合物（NCM），另外一類是磷酸鐵鋰（LFp）；負(fù)極多是石墨（95%），加上一些添加劑。放電時(shí)鋰離子脫嵌，充電時(shí)鋰離子嵌入，形成放電或者充電電流。通常新能源汽車車載鋰離子電池多是由電芯、模組、電池包構(gòu)成；電芯是電池包的最小單元，模組則由多個(gè)電芯連接而成，電池包又由多個(gè)模組組成，另外加上電池管理控制模塊、連接端子等。假如把車載鋰離子電池包作為一個(gè)子系統(tǒng)，那么電芯成本占的比例約為85%左右，所以，對電芯成本做一個(gè)精準(zhǔn)計(jì)算、找出重要的成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，然后進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，是優(yōu)化電池包成本、做好新能源汽車整車成本企劃的重要路徑。

鋰離子電池電芯分解

本文只是描述了其中的一些分解步驟，不保證全面。鋰離子電池電芯分解，一定要在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里做，這是操作安全的保障!

首先，對鋰離子電池電芯進(jìn)行長時(shí)間完全放電

作者用來分解的鋰離子電池電芯是方形電芯，電壓3.65V，容量255Wh，毛重1.4公斤（見圖2）

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

圖2鋰離子電池電芯樣件（NCM111，255Wh，3.65V）

然后，在干燥實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行低溫操作，打開電芯外殼，分別對正極膜、負(fù)極膜、隔膜厚度及外形尺寸進(jìn)行測量，其中，正極膜含活性化合物（NCM）和鋁基材，負(fù)極膜含活性化合物（Graphit）和銅基材，從而得到鋰離子電池電芯成本計(jì)算的重要材料輸入?yún)?shù)。

圖3鋰離子電池電芯正極膜

圖4鋰離子電池電芯負(fù)極膜

圖5鋰離子電池電芯在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里分解、測量

由此用觀昱機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司的參照成本計(jì)算模型計(jì)算出這個(gè)鋰離子電池電芯的材料成本及其分布（見圖6）。

圖6鋰離子電池電芯的材料成本明細(xì)及其分布

重要材料成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)分別是三元材料、電解液、銅膜等。優(yōu)化材料成本就是從這些材料成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)入手，比如三元材料（NCM），其中C是指昂貴的鈷材料，如何降低鈷材料的比例，是優(yōu)化材料成本的優(yōu)先選項(xiàng)，從原來的NCM111，變?yōu)镹CM523，甚至NCM811，就是以新增鎳的含量，來降低鈷的含量，當(dāng)然，鎳含量的新增，也影響了電芯的穩(wěn)定性，所以，要在穩(wěn)定性和材料成本上，平衡優(yōu)化；另外，銅膜、電解液等也是有優(yōu)化空間的。

鋰離子電池電芯制造工藝

鋰離子電池電芯的制造，猶如"面條"的制作，可以分為約18個(gè)工序，見圖7。

圖7鋰離子電池電芯制造工藝步序

其中攪拌、涂層、烘干、壓實(shí)、分卷、真空烘干、老化等工序是批次加工工序（batch）,而切片、層疊、加注電解液、封裝等工序則為節(jié)拍制造工序。

采用觀昱機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司的參照成本計(jì)算模型可以計(jì)算出這個(gè)鋰離子電池電芯的制造成本及其分布（見圖8）。

圖8鋰離子電池電芯的制造成本明細(xì)及其分布

從參照成本計(jì)算的結(jié)果來看，制造成本的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)重要在節(jié)拍制造工序上，比如切片、層疊、電解液注入、封裝等工序步驟上，優(yōu)化電芯的制造成本，就要從這些工序上入手了。

圖9鋰離子電池電芯的參照成本及其分布

總結(jié)

怎么樣提高新能源汽車的未來發(fā)展和市場競爭力？其中一個(gè)重要的路徑就是技術(shù)優(yōu)化鋰離子電池電芯的材料和制造成本。通過精準(zhǔn)的鋰離子電池電芯參照成本計(jì)算和成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)分析，可以系統(tǒng)地找出其技術(shù)降本的點(diǎn)子甚至技術(shù)方法。如何做好新能源汽車的整車成本企劃，開發(fā)出安全可靠、客戶買得起、用得起的車型，其中一個(gè)核心工作，就是要做好鋰離子電池電芯的技術(shù)成本優(yōu)化工作!