2013年5月，美国电动汽车生产企业特斯拉发布一季度财报称，实现了公司成立10年首次季度盈利。一时间全球刮起一阵“特斯拉风暴”：电动汽车产业被打了一剂强心针，美好愿景似乎不再遥远；动力锂电应用取得突破，广阔市场就在眼前。受此影响，我国锂离子电池以及电动汽车相关的上市公司股价节节攀升。但就整体低迷的电动汽车产业来说，特斯拉只是近年来少有的亮丽风景，这也造成动力锂电市场需求低迷。而与之形成鲜明对比的是，动力锂电的投资热情高涨。从2010年到2012年，我国就有超过90家企业进军动力锂电领域，拟投资额超过500亿元。在产能剧增和需求不旺的矛盾下，动力锂电的发展“动力不足”显得尤为突出。
自1991年商业化以来，锂离子电池凭借其优良的性能迅速占领了消费电子产品市场。而作为汽车的动力来源，动力锂电从提出到实践、再到产业化已超过20年时间，到目前为何还是“动力不足”？其根源在哪里？
动力锂电是制约电动汽车发展的核心因素
尽管世界各国都在大力推动电动汽车产业发展，对购买电动汽车给予大量补贴。然而消费市场对此反应冷淡，到目前为止，还没有一个国家的电动汽车保有量能够达到预期目标。以美国为例，2012年电动汽车销售量约5.3万辆，同比2011年的1.75万辆增至迅猛，2013男电动汽车保有量将突破10万辆，但距离2015年100万辆的目标还很遥远。而与2012年美国汽车市场高达1449万辆的总销售量相比，电动汽车的占比不到0.5%。消费市场的疲软直接导致了电动汽车产业发展缓慢。而影响电动汽车销售的三大重要因素全部都与作为动力来源的动力锂电相关。
【一】续航里程短限制了电动汽车的推广范围
随着技术的不断成熟，动力锂电的性能不断提升。以动力锂电作为动力源的电动汽车续航里程已由当初的不到100公里增长至当前主流的300公里左右，个别车型的续航里程突破了400公里。但与当前燃油汽车的主流行驶里程500公里相比还有一定差距。另一方面，对于目前续航里程300公里的主流电动汽车，动力锂电的重量占车重的一半左右，这也在一定程度上影响了电动汽车的续航里程。
【二】充电速度慢制约了电动汽车的便捷使用
行驶里程短可以通过大范围、密集的充电设施予以解决，但动力锂电充电较慢成为电动汽车更大的制约。正常速度下，电动汽车的动力锂电完全充满需要4到8个小时。如果加快速度的话，可以在1到2小时内充满，但会影响到动力锂电的性能及寿命。已有实验证明，如果一直采用快速充电，动力锂电的寿命会骤减至原来的三分之一，且电池性能会显著下滑，安全事故发生概率大大增加。燃油汽车则不存在这样的问题，加油时间不超过5分钟，安全性和稳定性都能够保证。因此更换动力锂电也成为当前电动汽车发展的一种思路，但关键在于如何保证各个厂家动力锂电的型号一致、性能一致并且不存在安全隐患。
【三】安全事故频发极大影响了消费者的购买热情
从诞生以来，安全问题就一直困扰着锂离子电池。从手机、笔记本，到如今的电动汽车，安全事故不断发生。除了日产和特斯拉的电动汽车还未有起火报道，中国的众泰和比亚迪、美国的通用和菲斯克的电动汽车均有自燃或起火事件发生，这些都与动力锂电相关。安全事故频频发生，极大影响了消费者对电动汽车的购买热情，也成为影响以锂电为动力的电动汽车市场发展最大的阻碍。在动力锂电的安全问题没有得到解决的前提下，电动汽车想要大规模普及无疑是天方夜谭。
除以上三点之外，动力锂电价格过高也是制约电动汽车市场发展的因素之一。与同类型、同档次的燃油动力汽车相比，电动汽车的价格一般是燃油汽车的2倍以上。
动力锂电“动力不足”的根源所在
为了应对能源危机、推动电动汽车发展，世界各国纷纷投入大量资金用于动力锂电的研发和产业化。2009年以来美国能源部投入超过20亿美元支持以锂离子电池为主的先进动力电池研发和产业化；日本在2011年之前就投入超过400亿日元用于先进电池技术研究；我国的“863”计划也有电动汽车重大专项，投入资金超过10亿元。但各国动力锂电的研究进展都较为缓慢，许多问题尚待解决。
目前为止，动力锂电“动力不足”主要体现在以下三方面：
【一】 正极材料成为动力锂电的发展瓶颈
根据美国先进蓄电池协会(USABC)在2005年公布的电动汽车动力电池性能指标，比能量要达到200Wh/kg，比功率要达到400W/kg，循环寿命要超过1000次，价格低于100美元/KWh。而当前动力锂电的比功率已经超过了400W/kg，循环寿命也基本超过1000次，但比能量在180Wh/kg以下，价格还在300美元KWh以上。影响动力电池关键指标无法达到要求的关键在于正极材料。一是当前几种常用的正极材料钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料的实际比能量均低于180Wh/kg；二是正极材料的价格较高，而在锂离子电池的成本构成中，正极材料占比高达30%-40%，这也使得动力锂电的价格居高不下；三是正极材料本身特性决定了锂离子电池充电时间不能过快，过快的话就易造成正极材料结构发生变化，导致电池性能急剧下滑。
【二】电池管理技术有待进一步提高
单体锂离子电池的容量都不大，不能满足动力需求，往往将多个单体锂离子电池通过串并联方式成组，这就涉及到电池管理技术。经过多年的发展，对于只有几个或者几十个单体锂离子电池的成组，电池管理技术已经较为成熟。然而对于电动汽车用动力锂电，通常单体电池数量超过1000个，如特斯拉汽车的锂离子动力电池采用的单体电池数量超过6000个，如此庞大的数量给电池管理技术带到了极大的挑战，也给动力电池组安全乃至汽车安全埋下隐患。自2010年以来电动汽车因动力锂电造成的起火事件时有发生，仅美国菲斯科汽车公司就因动力锂电缺陷召回了超过2500辆电动汽车。
【三】产品安全存在结构性缺陷
就占据主流的锂离子电池而言，其结构主要包括了正极材料、负极材料、隔膜和电解液。电解液的主要成分为有机溶剂和电解质(锂盐)，其中现阶段广泛应用的有机溶剂为碳酸酯系列(包括环状碳酸酯如EC、PC，和链状碳酸酯如DMC、EMC)，而这些都属于易燃物。当锂离子电池受到剧烈冲击或者电池温度过高的话，电解液极易燃烧，造成电池起火以及更为严重的安全事故。另外，在锂离子电池生产过程中，尽管自动化程度较高，但人工处理环节仍然不少，这一点在我国锂离子电池生产企业更为显著。这些人工环节在一定程度上会造成单体锂离子电池出现不一致，给电池管理带来不确定性，成为动力锂电的安全埋患。
当然，限制动力锂电快速发展的因素还有很多，包括负极材料、电解液等关键材料以及产品标准等。
笔者认为，当前锂离子单体电池想要有明显突破较为困难，发展方向也是高电压、高容量。这即表示动力锂电仍将是多个单体电池成组。因此，未来一段时间内动力锂电的发展重点应在单体电池制造和电池管理系统，确保产品质量，将危险因素将至最低，进一步降低成本，这样电动汽车才有望得到大规模推广，从而带动动力锂电市场蓬勃发展。
