日前，國內(nèi)動力電池行業(yè)大新聞頻頻爆出，先是上汽切入動力電池板塊，與國內(nèi)第二大、全球第三大動力電池企業(yè)寧德時代聯(lián)姻，成立動力電池系統(tǒng)公司；隨后有消息稱比亞迪將分拆動力電池部門，開放門戶或向所有車企供貨，有報道稱這一舉動或?qū)⒏淖內(nèi)蚴袌龈窬?。而且，國?nèi)電動汽車市場連續(xù)兩年產(chǎn)銷量居世界第一，累計推廣超過100萬輛，占全球市場保有量50%以上。中國超越美國坐上電動汽車市場的頭把交椅，可以說電動汽車行業(yè)前景無限、發(fā)展迅猛，其關(guān)鍵在于動力電池技術(shù)水平的提高。

電動汽車的發(fā)展需要更好的電池，動力蓄電池的比能量、壽命、安全性和價格，對純電驅(qū)動汽車的發(fā)展至關(guān)重要。其中具有比能量高、壽命長等優(yōu)點的鋰離子電池是目前最具實用價值的電動汽車電池，在混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車上均得到廣泛應(yīng)用。目前商用動力電池的技術(shù)水平和未來10年預(yù)期可達(dá)到的目標(biāo)見圖1，而實際產(chǎn)品生產(chǎn)中往往這些指標(biāo)又是互相矛盾的，電池相關(guān)性能需要權(quán)衡考慮。電池性能的提高需兼顧電極材料、電解液、隔膜的性能，同時裝配技術(shù)、電池系統(tǒng)成組、管理技術(shù)的跟進(jìn)也至關(guān)重要。本文旨在從電池材料技術(shù)、單體電池設(shè)計和制造技術(shù)、電池系統(tǒng)技術(shù)等方面總結(jié)目前以鋰離子電池為核心的動力電池發(fā)展成就，同時展望未來！

圖1現(xiàn)有動力電池的技術(shù)指標(biāo)以及未來10年的發(fā)展目標(biāo)

1.鋰電材料技術(shù)

正負(fù)極材料

鋰電正負(fù)極材料體系非常豐富（圖2），目前，鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳鋰等正極材料研究已趨于成熟。鈷酸鋰材料比容量有200-210mA·h/g，其材料真密度和極片壓實密度均是現(xiàn)有正極材料中最高的，商用鈷酸鋰/石墨體系的充電電壓可提升4.40V，已經(jīng)可滿足智能手機(jī)和平板電腦對高體積能量密度軟包電池的需求[3]。錳酸鋰原料成本較低、生產(chǎn)工藝簡單、熱穩(wěn)定性高、耐過充性好、放電電壓平臺高、安全性高。適合作為輕型電動車輛的低成本電池，但存在理論容量比較低，循環(huán)過程中可能有錳元素的溶出影響電池在高溫環(huán)境中的壽命等問題。國內(nèi)錳酸鋰材料主要滿足移動電源、電動工具和電動自行車市場的需求，有向低端發(fā)展的趨勢。NCM三元層狀正極材料主要應(yīng)用于動力型電池，除鎳、鈷、錳各占1/3的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在動力電池中的應(yīng)用較為成熟外[4]，較高容量的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2也已經(jīng)進(jìn)入批量應(yīng)用，一般與錳酸鋰混合應(yīng)用于電動車輛電池。鋁摻雜的鋰鎳鈷氧（NCA）能量密度可接近高電壓鈷酸鋰電池，近幾年電動汽車廠商特斯拉將這種電腦電池用于驅(qū)動電動汽車，該材料也可以與錳酸鋰混合用于制造車用動力電池，國內(nèi)NCA前驅(qū)體已形成穩(wěn)定產(chǎn)能，少數(shù)企業(yè)已完成NCA正極材料開發(fā)，處于產(chǎn)品推廣過程中。磷酸鐵鋰電池安全性高、壽命長[5]，目前納米化的功率型材料和高密度的磷酸錳鐵鋰材料發(fā)展速度較快，高能量型和高功率型材料的性能趨于穩(wěn)定，成本進(jìn)一步降低，逐步滿足了國內(nèi)市場需求和現(xiàn)階段中國新能源汽車推廣的需要，高電壓尖晶石鎳錳酸鋰和高電壓高比容量富鋰錳基正極材料仍在研發(fā)之中。

圖2鋰離子電池電極材料體系