詳解動力電池為什么要分軟、硬包？其實際意義是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-30 12:50
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電動汽車發(fā)展的技術(shù)瓶頸在電池性能，那么，動力電池的瓶頸又是什么？動力電池為什么要分軟、硬包？其實際意義是什么？下面從科普層面予以解釋。
動力電池是發(fā)展新能源汽車的瓶頸
在目前，動力電池的性能指標還滿足不了汽車動力性的要求，具體地說，主要是比能量指標與汽油和柴油相比，相差太大。為了縮小差距，汽車廠在嘗試各種各樣的解決方案，比如混合動力，就是比較成功的例證。
由于動力電池比能量與燃油比能量相差較大，一輛汽車同樣速度跑260公里，車載動力重量是車載燃油重量5倍以上。目前純電動公交車采取措施是，采用多頻次充電措施，予以彌補；城市出租車與純電動公交車同樣采取的措施是一樣的。目前的純電動乘用車基本是A0級以下的車型，即一天行駛里程比較短；B級以上乘用車汽車廠家堅持混合動力方案。
如何破解動力電池這個瓶頸？
歸納地說，是三個方面飛措施：①整車廠，借用輕質(zhì)材料（高強度鋼、鋁合金等），對整個車身結(jié)構(gòu)進行輕量化，使其能裝更重的電池。②充電設(shè)施方面，有的廠家研究快充技術(shù)，有的廠家嘗試“換”電技術(shù)。③動力電池廠家，從電池材料（正極、負極等）進行攻關(guān)，提升其比能量。
目前來看，輕量化、快充、“換”電技術(shù)有其效果，但改善空間十分有限，且不能持續(xù)地推進下去，最具有希望的還是動力電池廠家從電池材料（正極、負極等）進行攻關(guān)，其效果的比較客觀，且可持續(xù)。電池廠家從電池外包形式（軟包、硬包）及電池包鏈接方式進行一步一步地完善。
動力電池瓶頸目前沒有完全突破，但是進步可喜，中國鋰離子動力2008年比能量為80wh／kg，到2017年年底，其比能量已經(jīng)突破300wh／kg， 10年時間翻了近4倍。
動力電池封裝結(jié)構(gòu)也是破解瓶頸的具體措施
動力電池分軟、硬包兩種，硬包再細分為：圓柱、方形。封裝結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，基本意圖是滿足市場的不同要求。市場趨勢來看，軟包電池的占比是越來越高，估計超過了50％。
1）圓柱型鋰電池特點：①圓柱形鋰電池生產(chǎn)工藝成熟，自動化生產(chǎn)程度高，PACK成本較低；②型號多。18650、21700、26500等；③圓柱形電池形態(tài)多種，適用于電動車空間設(shè)計的充分布局；④圓柱形電池組散熱面積大，一般采用鋼殼或鋁殼封裝比能量相對較低。
2）方形鋰電池池特點：鋁殼方形與圓柱型一般也鋁殼的，對電芯的保護作用優(yōu)于于鋁塑膜電池（即軟包電池），電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善；但是，一致性保障比較困難，型號太多，工藝難統(tǒng)一，適宜定制化生產(chǎn)，不便于電池包自動化生產(chǎn)。
3）軟包鋰電池池特點：軟包電池是聚合物電池的另一種叫法，與圓柱型電池相比，具有體積小、重量輕、比能量高、安全性高、設(shè)計靈活等多種優(yōu)點。①軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電輕40％，較鋁殼電池輕20％；②容量大。軟包電池較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高10～15％，較鋁殼電池高5～10％。③內(nèi)阻小。軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小，目前國產(chǎn)軟包電池芯的內(nèi)阻最小可做到35mΩ以下，極大的降低了電池的自耗電。④設(shè)計靈活。軟包電池的形狀可根據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
軟包鋰電池符合提高比能量這一基本方向，是破解破解瓶頸的有效措施。汽車廠家要動力電池包，對電芯不了解，最好與動力電池廠家溝通，總的方向是提倡軟包電池。
到目前為止，中國的電動汽車產(chǎn)業(yè)在商品化、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、全產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建等方面已經(jīng)成為全球新興產(chǎn)業(yè)拓展的典范。無論國內(nèi)國際相關(guān)人士基于何種經(jīng)濟立場、何種思維定勢、何種學(xué)術(shù)背景進行評述，都無法撼動中國已經(jīng)在純電動汽車產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域取得先發(fā)優(yōu)勢的事實。從2000年左右進行純電動汽車試點，截至2015年底，短短十幾年時間，中國純電動汽車銷售已超過50多萬輛，汽車動力電池產(chǎn)銷量占全球的70%。這樣的成功，主要源于三個方面的原因：第一，國家對于制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)有清晰的戰(zhàn)略和明確的目標；第二，中央政府針對電動汽車行業(yè)推行了體系完整的政策組合；第三，相關(guān)行業(yè)主管部門基于動力電池性能對電動汽車推廣應(yīng)用政策進行不斷完善。
中國電動汽車行業(yè)國家戰(zhàn)略及目標
對于下一步的工業(yè)化升級發(fā)展，發(fā)達國家都有自己的戰(zhàn)略，德國的工業(yè)4.0就是一個例子。中國對此課題也有經(jīng)過深思熟慮的、龐大而細密的戰(zhàn)略體系來應(yīng)對，并把汽車工業(yè)升級發(fā)展作為一個突破口。在過去的十幾年中，很少有一個行業(yè)像新能源汽車行業(yè)一樣，由國務(wù)院連續(xù)通過多個最高層次的行政文件，反復(fù)明確行業(yè)戰(zhàn)略定位，細化發(fā)展目標，強化配套政策落實。
新能源汽車行業(yè)被國務(wù)院確定為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2010年，國務(wù)院發(fā)布實施《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，新能源汽車成為國家決定重點發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。2015年，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》，明確了中國制造業(yè)中長期發(fā)展的“戰(zhàn)略任務(wù)和重點”之一是實現(xiàn)節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域的突破發(fā)展。
純電動汽車是國務(wù)院優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)路線。2012年，國務(wù)院發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》，把行業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線確定為“以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向”。
快速產(chǎn)業(yè)化是中國電動汽車行業(yè)發(fā)展的主要目標之一。為加快電動汽車產(chǎn)業(yè)化，國務(wù)院辦公廳于2014年發(fā)布了《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，在公交車、出租車等城市客運以及環(huán)衛(wèi)、物流、機場通勤、公安巡邏等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣電動汽車應(yīng)用。從目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)來看，國內(nèi)純電動汽車累計產(chǎn)銷量已經(jīng)超過50萬輛。根據(jù)國務(wù)院2016年制定的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，新能源汽車、新能源和節(jié)能環(huán)保等綠色低碳產(chǎn)業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)值規(guī)模達到10萬億元以上，其中純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。與此同時，國家積極推進動力電池規(guī)模化生產(chǎn)，加快培育和發(fā)展一批具有持續(xù)創(chuàng)新能力的動力電池生產(chǎn)企業(yè)，到2020年，動力電池行業(yè)總產(chǎn)能超過1000億瓦時，形成產(chǎn)銷規(guī)模在400億瓦時以上、具有國際競爭力的龍頭企業(yè)，并在正負極、隔膜、電解質(zhì)等關(guān)鍵材料領(lǐng)域分別形成2~3家骨干生產(chǎn)企業(yè)。
中國電動汽車行業(yè)發(fā)展政策組合
為了促進中國新能源汽車行業(yè)的健康發(fā)展，國務(wù)院指定工信部牽頭，于2013年11月建立了節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際聯(lián)席會議制度，對行業(yè)發(fā)展進行宏觀指導(dǎo)，協(xié)調(diào)推動重大政策措施落實等。該聯(lián)席會議由工信部、國家發(fā)改委、科技部、財政部等18個部門組成，從行業(yè)準入、產(chǎn)品質(zhì)量、安全標準、財政補貼、稅收減免、環(huán)境保護等方面構(gòu)建了完整的政策組合。這個政策組合，可以梳理成三大類。
一是培育和規(guī)范電動汽車行業(yè)發(fā)展。工信部通過《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)定》和《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》，提高市場準入門檻，規(guī)范電動汽車和動力電池行業(yè)有序發(fā)展。未納入推薦車型公告目錄的整車產(chǎn)品、未進入達標名單的動力電池生產(chǎn)企業(yè)，不能享受國家在政府采購、技術(shù)研發(fā)、用戶購車方面的優(yōu)惠政策或補貼。
二是直接補貼消費者以促進產(chǎn)品導(dǎo)入期的市場接受度。個人購買電動汽車試點工作首先在群眾購買能力較強、消費需求旺盛、環(huán)保壓力重的大城市開展，然后推向全國。中央財政和地方財政對消費者購買純電動汽車，除了車輛購置稅和車船使用稅的減免，還有大量的購車補貼。
三是提高環(huán)保和安全標準以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。環(huán)保部制定了《電池工業(yè)污染物排放標準》和《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策》，對于汽車動力電池行業(yè)的污染物排放和廢舊動力電池回購、梯次利用、循環(huán)利用做出了規(guī)定。質(zhì)檢總局制定了《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)：第3部分安全性要求與測試方法》以加強動力電池安全管理。
基于動力電池性能對政策進行不斷完善
中國對電動汽車行業(yè)的激勵政策，一直遵循一個基本的原則，就是把政策激勵力度與動力電池的性能直接綁定，歷史上的初始補貼政策是如此，目前的退坡補貼政策也是如此，未來的雙積分補貼政策更是如此。這樣的政策基點，推動了以高鎳三元鋰電池為代表的動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2017年，工信部等四部委發(fā)布了《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》，要求實施動力電池提升工程，通過國家科技計劃（專項、基金）等統(tǒng)籌支持動力電池研發(fā)，實現(xiàn)2020年單體比能量超過300瓦時/公斤。
2010年，財政部牽頭頒布了《關(guān)于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》，規(guī)定根據(jù)動力電池組能量確定補助標準，純電動乘用車最高補助6萬元/輛。2013年，財政部等四部委發(fā)布《關(guān)于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知》，把純電動汽車的補助標準基于續(xù)駛里程（R）細化為：80≤R＜150，3.5萬元/輛；150≤R＜250，5萬元/輛；R≥250，6萬元/輛。
2015年，財政部發(fā)布了《關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策的通知》，明確了純電動汽車的補貼標準：100≤R＜150，2.5萬元/輛；150≤R＜250，4.5萬元/輛；R≥250，4.5萬元/輛。鑒于新能源汽車產(chǎn)業(yè)，尤其是電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步走上正軌，該《通知》規(guī)定，2017~2020年除燃料電池汽車外，其他車型補助標準適當退坡。其中，2017~2018年補助標準在2016年基礎(chǔ)上下降20%，2019~2020年補助標準在2016年基礎(chǔ)上下降40%。2016年財政部發(fā)布《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》，提高推薦車型目錄門檻并動態(tài)調(diào)整。一是增加整車能耗要求；二是提高整車續(xù)駛里程門檻要求；三是引入動力電池新國標，提高動力電池的安全性、循環(huán)壽命、充放電性能等指標要求，設(shè)置動力電池能量密度門檻。該《通知》把純電動乘用車補貼進一步降低為：100≤R＜150，2萬元/輛；150≤R＜250，3.6萬元/輛；R≥250，4.4萬元/輛。同時，分別設(shè)置中央和地方補貼上限，其中地方財政補貼（地方各級財政補貼總和）不得超過中央財政單車補貼額的50%。
為建立新能源汽車發(fā)展的長效機制，工信部等五部委于2017年9月發(fā)布了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，自2018年4月1日起實施，對乘用車生產(chǎn)企業(yè)實行“雙積分”制度。該政策意味著國家對電動汽車推廣政策由以補助購車用戶為主，轉(zhuǎn)到以強制汽車生產(chǎn)企業(yè)推廣電動汽車獲取新能源汽車積分為主。根據(jù)這項最新政策，傳統(tǒng)能源乘用車年度生產(chǎn)量或者進口量達到3萬輛以上的，從2019年度開始設(shè)定新能源汽車積分比例要求。2019年度、2020年度，新能源汽車積分比例要求分別為10%、12%。同時，由于新能源汽車積分計算采用“0.012×續(xù)駛里程+0.8”的公式，提高動力電池能量密度成為汽車企業(yè)的內(nèi)在要求。由于新能源汽車積分是可以用來交易的現(xiàn)實資產(chǎn)，刺激了新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)不斷合理提高續(xù)駛里程，也驅(qū)動出傳統(tǒng)燃料汽車制造商通過合資和獨資方式參與新能源汽車生產(chǎn)。
綜合來看，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，在制定、實施、完善的過程中，用科學(xué)數(shù)據(jù)駁斥了純電動汽車減排效果不明顯的輿論，尊重了動力電池技術(shù)發(fā)展的趨勢，滿足了消費者對較高續(xù)駛里程的期待，利用市場手段遴選純電動汽車成為發(fā)展重點，通過有效的政策杠桿，促進了高鎳三元鋰電池成為行業(yè)發(fā)展主流。中國新能源汽車發(fā)展政策，立足科學(xué)，適應(yīng)發(fā)展趨勢，服務(wù)行業(yè)，把短期補貼與長效激勵機制相結(jié)合，一方面促進了中國純電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另一方面又促進了節(jié)能減排，是全球范圍內(nèi)以政策引導(dǎo)、培育、發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的典范。未來，中國政府應(yīng)當支持行業(yè)組織和企業(yè)積極參與純電動汽車和動力電池國際標準和技術(shù)法規(guī)的制定，不斷提升在國際標準和技術(shù)法規(guī)領(lǐng)域的話語權(quán)。
