決定鋰離子電池性能和成本的因素有哪些？它的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-12 17:43
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未來數(shù)十年，電動汽車將得到較大規(guī)模的發(fā)展。據(jù)IEA預(yù)測，到2030年全球電動汽車保有量將從2017年的370萬輛增長至1.3億輛，年銷售量將達到2150萬輛。在這一場景下，年新增電池容量將從2017年的68吉瓦時增長至2030年的775吉瓦時，其中84%將用于輕型汽車。中國、歐盟、印度、美國的需求分別占到50%、18%、12%和7%。
關(guān)鍵驅(qū)動因素
自1990年問世以來，鋰離子電池在消費性電子產(chǎn)品、儲能(家用、公用事業(yè))、電動汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著產(chǎn)能規(guī)模的擴大，其性能大幅提升、價格大幅下降。
將來，驅(qū)動鋰離子電池的成本下降和性能提升的四個關(guān)鍵因素是：化學(xué)材料、電池容量、生產(chǎn)規(guī)模和充電速度。
化學(xué)材料。電池的性能受兩極化學(xué)材料的影響。陰極材料主要包括鋰鎳錳鈷(NMC)、鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)、鋰錳氧化物(LMO)和磷酸鐵鋰(LFP);陽極材料大多數(shù)采用石墨，重型汽車中為增加循環(huán)壽命，也會使用鈦酸鋰(LTO)
電池容量與尺寸。電動汽車電池容量差異很大，在中國最為暢銷的三款小型電動汽車的電池容量為18.3~23千瓦時;歐洲和北美的中型汽車電池容量在23~60千瓦時;大型汽車的電池容量在75~100千瓦時之間。
生產(chǎn)規(guī)模。擴大生產(chǎn)規(guī)模以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟是另一個重要因素。目前典型的工廠產(chǎn)能范圍大約為0.5~8吉瓦時/年，大多數(shù)工廠的產(chǎn)能約為3吉瓦時/年。按照單輛電動汽車20~75千瓦時的典型容量進行測算，單個工廠的產(chǎn)能相當(dāng)于每年可以生產(chǎn)6000~40萬個電池組。
充電速度。當(dāng)前技術(shù)可以實現(xiàn)在40~60分鐘內(nèi)充電80%。這一訴求增加了電池設(shè)計的復(fù)雜性，比如降低電極的厚度，這會增加電池的成本;降低電池的能量密度，從而縮短了電池的壽命。
經(jīng)濟性的衡量
影響電動汽車與燃油汽車成本的主要因素包括：電池價格、車身大小(影響燃料經(jīng)濟性與電動汽車的電池尺寸)、燃料價格以及年行駛里程。
電池價格方面，對于以鋰鎳錳鈷811/石墨為電極材料、產(chǎn)能規(guī)模在7.5~35吉瓦時/年、電池容量為70~80千瓦時的電池而言，到2030年的成本可降至100~122美元/千瓦時，與歐盟(93美元/千瓦時)、中國(116美元/千瓦時)和日本(92美元/千瓦時)的成本下降目標(biāo)十分接近。
電動汽車與燃油車成本的差距會隨著行駛里程的增加逐漸減少，但電池的價格和汽油的價格對該差距的影響超過了車身大小。例如，電池價格等于400美元/千瓦時，電動汽車的競爭力非常小，燃油汽車將是更經(jīng)濟的選擇。
