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从北京车展新能源汽车里程看动力电池发展趋势

来源:汽车之家 | 作者:admin | 分类:数据 | 时间:2018-04-29 | 浏览:16387
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锂电网讯:车展不仅是各款新车争奇斗艳的舞台,同时也是新技术趋势的风向标。根据展会主办方统计,今年亮相北京车展的新能源汽车有174台,阵容相比2017年上海车展(159台)和2016年北京车展(147台)有所扩大。发展新能源已成为车企的主旋律,背后的核心动力尤其不能忽视,我们就来看看新能源汽车动力电池的技术应用趋势。


  一分钟快速了解全文:

  1、量产新车的电池系统密度大多在140Wh/kg以上,续航基本300km起步。

  2、电池成本不断下降,300~400km续航的车型价格大多锁定在十来万的价格区间。

  3、外国车企燃料电池技术应用进程加速,国内技术水平有待提升。

  4、本土电池供应商获国际主流车企认可,配套占多数。


三元锂电池占主场

  本届北京车展上首发/上市的纯电动车型中,基本清一色采用三元锂电池。早几年前的车展上,磷酸铁锂还能和三元锂平分秋色,现在已经逐渐退出新能源乘用车市场。有两个明显的转变代表是,原来磷酸铁锂阵营的坚守者比亚迪,展出的新车都是采用三元锂电池。聆风在国内的换标产品启辰晨风原采用锰酸锂电池,而另外一款与聆风同平台的最新车型轩逸·纯电则换成了三元锂电池。

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  对于乘用车来说,续航里程、空间、充电效率等体验都非常重要,因此,相比磷酸铁锂、锰酸锂等,三元锂电池凭借更高的能量密度、更好的低温放电性能以及更高的充电效率等优势,在乘用车应用领域一骑绝尘。


  从已公开续航里程信息的33款车型来看,90%产品的综合续航都在300km以上,这主要得益于动力电池能量密度的提升,以及整车进一步轻量化、低阻化。400~500km续航的车型也有不少,其中一半是概念车,400~500km有望成为市场上主流的续航区间。

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注:表格根据公开信息整理,部分车型的续航里程未公布路况条件

  2017年工信部发布《中国汽车产业中长期发展规划》提出,2020年电池能量密度要达到300Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg,鼓励动力电池向高能量密度技术方向发展。从中汽中心发布的信息来看,2018年至目前的装车数据中,电池系统能量密度较2017年有明显提升,纯电动乘用车能量密度从107.6Wh/kg升高到118.8Wh/kg。


  车展上的新品,通常最能反映出新的动力电池技术应用趋势。已有公告信息的车型中,绝大多数产品的电池系统能量密度在140Wh/kg以上,这也符合补贴政策的引导,140~160wh/kg的车型能获1.1倍的补贴。海马新推出福美来E7的电池系统能量密度相较最高,官方信息显示为180Wh/kg。但电池的能量密度和安全性是一对矛盾体,能量密度越高,企业在安全性方面就越要注意。整体来看,量产新车应用的电池水平离260Wh/kg的目标值还有一定差距,行业内多位电池专家评估技术趋势后,认为达到能量密度的单一目标是有可能的,但均衡安全性、电池寿命及成本等综合指标则有较大难度。

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  从2013到2017年,动力电池系统成本下降了约三分之二,三元电池组的价格为1.4~1.5元/Wh。反映到产品性价比上也有明显变化,三四百公里续航的车型,价格大多数锁定在10来万的区间。例如北汽新能源最新上市的EU5纯电动车型,工况续航415km的R500版本补贴后从12.99万元起售。随着电芯能量密度提升和系统设计的优化,动力电池制造成本还将不断下降,2020年纯电动汽车电池系统单价有望降至1元/Wh,届时10万元以内买到续航四五百公里续航的车型将不是难事。


● 燃料电池应用进程加速

  除了相对成熟的锂电池,燃料电池技术应用也开始落地,北京车展首次亮相的三款氢燃料电池车型包括爱驰RG、宝马X7概念车、现代Nexo。再算上往年展出过燃料电池车的丰田、本田、上汽等,参与的企业和车型都在增多,起码从产品层面来看,燃料电池车离消费者又近了一步。


  在RG正式亮相之前,爱驰汽车官方就公布过这款车的续航里程高达1200km,但这是60km/h等速条件下的续航里程,120km/h等速条件下,RG续航也能达到600公里以上。RG是通过燃料电池技术来实现如此长的续航里程,和通常氢燃料电池堆不同的是,RG燃料电池系统是重组式甲醇燃料电池,即加注甲醇后重组转换成氢,氢燃料电池堆系统则是直接加氢。根据RG燃料电池供应商SerEnergy官方网站的消息,其系统效率为40-50%,燃料加注时间只需3分钟。在RG应用之前,SerEnergy曾为Fiat 500 提供了一个燃料电池増程器,使得其里程达到800公里。


  作为一家新造车势力,爱驰汽车在RG这个平台上走了一条与众不同的技术路线,但目前公开的信息有限,具体技术水平有待观察考验。官方表示现在就可以接受预定,采用定制化限量生产,车身纯手工打造,最快今年年底前可以交付。


  宝马X7概念车采用了氢燃料电池系统,未来这套动力系统有望应用于量产车型上,但目前还没有公布详细的性能参数。宝马研发氢燃料电池技术已有30多年时间,最早在2007年推出了世界首款氢动力豪华高性能轿车氢能7系,续航里程可达700km。后来在2015年,宝马展示了基于宝马i8和5系GT车型的氢燃料电池原型车,并表示相关的量产车型会在2020年正式推向市场。


  Nexo是现代汽车第二代氢燃料电池车,对比第一代途胜Fuel Cell,效率提升,空间更小,重量更轻,低温冷启动范围更广,续航里程更长。现代官方在今年百人会论坛上介绍这款车提到几项“之最”:世界最高系统效率60%;世界最高续航里程800km(1次加注,NEDC市内运行标准);世界最高水平储氢罐5.7wt%(存储的氢燃料的重量与储氢材料的重量比为5.7:94.3)。


  再来对比国内燃料电池技术的发展情况,在该领域国家同样制定了技术路线图,其中提出了2020年要到达“最高效率60%”、“冷启动温度-30℃”、“寿命5000h”等多项指标。对比该技术路线图可以发现,现代Nexo目前在效率、冷启动温度、耐久性等方面的技术水平,大约就落在中国2020年的技术目标上。


  从全球范围来看,每个国家和车企都没有放弃氢能源和燃料电池汽车,中国也在大力加快氢燃料电池车的推广。由于燃料电池系统体积较大,国内目前的发展不是以乘用车为主,而是在大巴等公共交通领域,技术起点相对来说低一些,更容易快速切入。乘用车领域唯一入选工信部目录的氢燃料电池车轿车来自上汽荣威品牌,整体来看,国内的燃料电池技术还有待大力发展。


● 四款概念车官宣续航≥1000km

  本届车展还有4款新车号称续航里程达到1000km及以上,分别是长江EV概念车C10、正道K50概念车、正道HK GT概念车以及正道H500概念车,但上述车型并未公开是何种工况条件以及详细的技术路径。单凭目前的锂电池技术还难以支撑如此高的续航里程,长江此前在客车领域已研发了相关的氢燃料车型,不排除这款展出的轿车概念车未来也是采用燃料电池技术。

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  正道集团不是首次展出高续航的车型,从去年开始就在各大国际主流车展上接连亮相,至今已经发布了6款续航1000km的概念车。正道坚持在乘用车领域100%走增程式路线,官方透露,本次展出的三款高续航车的动力总成均为“发电机增程器和石墨烯超级电池”。目前业内很多对石墨烯的研究都停留在实验室阶段,但正道方面宣称其石墨烯经过了实验室综试,已经到准备量产的阶段。具体成果如何,也有待最终量产验证。


● 本土电池供应商配套占多数

  从电池供应情况来看,世界范围内,动力电池的产业化主要集中在三个区域:德国、美国、中日韩所在的东亚地区,而锂离子动力电池的生产主要集中在中日韩三个国家。根据中汽中心的研究,从技术与产业的角度综合来看,日本在技术方面依旧领先,包括固态电池方面研究,但中国近两年的技术进步巨大,市场份额已经超越日韩占据第一,动力电池数量最多、产能最大。本届车展上呈现的配套情况来看,本土化生产的新能源车型也都选择了国内供应商,捷豹路虎、大众等也选择了宁德时代作为其全球供应链体系。


  从电池企业公开的信息来看,宁德时代配套的车企和车型最多,包括21个品牌的31款车型。宁德时代现阶段方壳电芯的能量密度已经到达了240Wh/kg,技术规划是在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。比克也给9个品牌的12款产品供应动力电池,其2.75Ah动力电池电芯(18650)能量密度已经达到240Wh/Kg,并计划在2020年实现300Wh/kg。孚能、力神等企业也有部分配套。


  日韩电池企业方面,松下、LG、三星、SK均有参展,但仅限受邀客户参观,十分保密。2017年三星SDI株式会社副社长郑世雄曾公开表示,三星SDI动力电池单体能量密度目前为250Wh/kg,并预计在2023年达到350Wh/kg的目标。松下方面,为特斯拉配套NCA 18650圆柱动力电池单体能量密度在250Wh/kg左右,而21700单体能量密度则已经到达了300Wh/kg。单从能量密度指标这一项来看,国内优秀电池企业的水平与之相近。


编辑点评:

  经过几年的发展,动力电池的应用已经越来越成熟,将逐步退居幕后,不再是车企第一比拼、展示的要素。在上一届北京车展,上汽为了证明向消费者动力电池的安全性,还将电池直接泡在了盛满水的鱼缸里充电。到了这届车展,企业直接从续航里程、能效等一些直观指标来展示其动力系统技术,尤其新造车势力在新技术应用和高性能指标的追求上更为激进。

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