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2018年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势分析

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.2026

目前是2017年年底了，大家都在分析2018年中国新能源汽车技术发展趋势。而科技部《新能源汽车2018年重点专项申报指南》已经发布，对企业而言很有指导意义。下面是笔者学习《申报指南》后，对2018 度年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势的分析。

1中国新能源汽车关键技术主攻方向

《申报指南》列出2018年中国新能源汽车技术的主攻方向是：动力电池与电池管理系统；电机驱动与电力；电竞、电动汽车智能化；燃料电池动力系统；插电/增程式混合动力系统；纯电动力系统。

一共6个方向下，再细分24个研究任务。《新能源汽车2018 年重点专项申报指南》就是顶层设计的具体体现。

① 企业与政府规划要保持一致，企业经营活动（含技术攻关）要在政府的顶层设计下开展；

② 企业2018年具体的新能源汽车研究（开发）项目必须在6个方向下、24个研究任务之中；

③ 企业具体技术研究和开发项目，理应与中央政府年度计划技术攻关项目对应起来。

22018年动力电池与电池管理系统研究任务分为5个

1. 高安全高比能乘用车动力电池系统技术（重大共性关键技术类）

① 研究内容：

针对乘用车高集成度要求，开展基于整车一体化的电池系统的机-电-热设计；开发先进可靠的电池管理系统和紧凑、高效的热管理系统；开展模块、系统的电气构型与参数匹配、耐久性和可靠性的设计与验证；基于热仿真模型、热失控和热扩散致灾、分析模型，研究电池系统火灾蔓延及消防安全措施，开展电池系统的安全设计与防护系统的开发与验证；开展电池系统的轻量化、紧凑化技术以及制造工艺与装配技术研究，开发高安全、高比能乘用车动力电池系统；开展电池系统性能测试评价技术研究。

② 考核指标：

电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD），模拟全年气温分布），全寿命周期、宽工作温度范围内荷电状态（SOC）、功率状态（SOP）和健康状态（SOH）的估计误差绝对值≤3%，单体电池之间的最大温差≤2℃，快速充电至 80%以上 SOC 状态所需时间≤1 小时，满足安全性等国标要求和宽温度使用范围要求，并符合 ISO 26262 ASIL-C 功能安全要求及行业标准要求，成本≤1.2 元/Wh，年生产能力≥1 万套，产品至少为 2 家整车企业配套，装车应用不低于 3000 套；提交热失控和热扩散事故致灾分析和�：ζ啦獗ǜ妫唤⒒谡狄惶寤牡绯叵低车纳杓�、制造与测试规范。

③ 笔者解读：

乘用车动力电池系统技术主攻方向是：

i）是整车一体化的电池系统，而不是目前一些厂家积极倡导的换电模式技术；

ii）电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD），这个比能量≥210Wh/kg这个指标，说明这个电池一定指三元电池，磷酸铁锂电池在乘用车推广几乎没有可能。

iii）电池系统的成本≤1.2 元/Wh，说明目前电池系统的成本基本上高于它，是后续的补贴的门槛。

2. 高安全长寿命客车动力电池系统技术

① 研究内容：

针对客车超高安全等级和超长质保里程的实际应用需求，开展基于�？槭�、分散式布局的动力电池系统总体构型、功能和机-电-热一体化设计技术研究；开发先进可靠的电池管理系统和高效热管理系统；开展动力电池系统的电气构型与参数匹配，以及耐久性和可靠性的设计与验证；基于热仿真模型、热失控和热扩散致灾分析模型，研究电池系统火灾蔓延及消防安全措施，开展电池系统的安全设计以及防护系统、监控系统的开发与验证；突破电池系统的轻量化、紧凑化技术，建立电池系统的智能化制造工艺，开发高安全、长寿命客车动力电池系统；开展电池系统性能测试评价技术的研究。

② 考核指标：

电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80% DOD，模拟全年气温分布），全寿命周期、宽工作温度范围内 SOC、SOP 和 SOH 估计误差绝对值≤3%，单体电池之间的最大温差≤2℃，快速充电至 80%以上 SOC 状态所需时间≤15分钟，满足安全性等国标要求和宽温度使用范围要求，并符合 ISO 26262 ASIL-C 功能安全要求及行业标准要求，确保单体热失控后30 分钟内系统无起火爆炸，成本≤1.2 元/Wh，年生产能力≥3000套，产品至少为 3 家整车企业配套，装车应用不低于 1000 套；提交热失控和热扩散事故致灾分析和�：ζ啦獗ǜ妫唤⒌绯叵低成杓啤⒅圃煊氩馐缘募际豕娣�。

③ 笔者解读：

客车动力电池系统技术主攻方向是：

i）基于�？槭�、分散式布局的动力电池系统的研究，这个说明，客车动力电池系统不同于乘用车要求，一个是一体化，一个是�？槭�、分散式。

ii）电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80% DOD，这个说明，对客车而言磷酸铁锂依然是主推对象，寿命是主要指标；

iii）单体热失控后30 分钟内系统无起火爆炸，这个指标说明，安全时间不低于30分钟，是后续的主观方向。

iv）客车动力电池系统成本≤1.2 元/Wh，这个指标说明，整车企业关心是系统成本，而不电池单体价格。

3. 高比能锂/硫电池技术

① 研究内容：

探索硫电极反应新机制，开发高比容量、长寿命的硫电极材料及适配电解液体系；研究锂枝晶的生长机制及抑制措施，开发兼具高循环库伦效率和良好循环稳定性的锂负极；开展高强度、高安全性功能隔膜的研究；掌握高负载硫电极以及锂/硫电池的设计与制备技术；开展锂/硫电池安全性改善技术的研究，开发高安全、长寿命的锂/硫动力电池，实现装车考核。

② 考核指标：

单体电池比能量≥400Wh/kg，循环寿命≥500 次（100% DOD），安全性达到国标要求。

③ 笔者解读：

i）锂/硫电池是新型电池，是要准备实现装车要求，目前上车条件不成熟。

ii）单体电池比能量≥400Wh/kg，循环寿命≥500 次（100% DOD），这个指标对乘用车和客车而言，不符合其寿命要求。

4. 高比能固态锂电池技术

① 研究内容：

开展固态聚合物电解质、无机固体电解质的设计及制备技术的研究，开发宽电化学窗口、高室温离子电导率的固态电解质体系；研究活性颗粒与电解质、电极与电解质层的固/固界面构筑技术和稳定化技术，开发固态电极和固态电池的制备技术；开展固态电池的生产工艺及专用装备的研究，开发高安全、长寿命的固态锂电池，实现装车示范。

② 考核指标：

室温下，单体电池比能量≥300Wh/kg，循环寿命≥2000 次（0.3C 以上倍率充放电，100% DOD），安全性达到国标要求，实现装车考核。

③ 笔者解读：

i）锂/硫电池技术、固态锂电池技术，是下一代的要实现装车要求的电池。

ii）目前市场流行说法的新型电池，离实现装车要求会更远。

iii）其他实现过装车的老电池，无论如何改进，没有可能再推荐上车了。

5. 动力电池测试与评价技术

① 研究内容：

研究动力电池关键材料和单体的性能评测方法，构建“材料-电池-性能”闭环联动评价机制；研究电池在全生命周期内电性能、安全性能的演化规律，建立仿真分析技术；开展管理系统的功能评价和性能表征方法的研究，开发软硬件测试设备或装置；研究电池系统的性能评测方法及面向实际工况的可靠性、热安全和功能安全等评价方法，开展电池热失控和热扩散的致灾分析，研究动力电池安全等级分类标准；开展国内外动力电池系统的对标分析，建立动力电池权威测试评价平台和数据库。

② 考核指标：

建立动力电池的全面评价体系，包括从材料到系统的电性能测试方法，单体电池在全生命周期的安全性表征方法，管理系统的功能与性能评测方法，动力电池系统面向实际工况的可靠性、热安全与功能安全等评估方法；建立具有国际先进水平的动力电池测试评价平台；在测试评价和动力电池安全等级分类方面形成10项以上标准提案；建立产品数据库，其中电池系统样本数不少于200个。

③ 笔者解读：

i）研究动力电池关键材料和单体的性能评测方法意义重大，这是电池厂家必须要解决参与的；

ii）整车厂家对这些动力电池关键材料和单体的性能评测方法，主要是了解而已。

3电池系统技术关键技术发展趋势总结

① 乘用车动力电池系统技术关键技术主攻方向，具体是指一体化设计为重心的高安全高比能，关键指标指标为：电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD）。

② 客车动力电池系统技术关键技术主攻方向，具体是指分布式化设计为重心的高安全长寿命，关键指标指标为：电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80% DOD）。

③ 乘用车动力电池系统、客车动力电池系统成本指标是成本≤1.2 元/Wh。这个结论是补贴政策再退坡的重要依据。

④ 乘用车用三元电池，客车主推铁锂电池，是基本态势，客车要求快充，快充时间为：15分钟以下。

⑤ 高比能锂/硫电池、高比能固态锂电池是下一代电池，目前还没有强调其寿命要求，2018年上规模装车，可能性不大。

⑥ 电动客车安全是关键指标是：单体热失控后30 分钟内系统无起火爆炸。

4总结

① 关键技术发展趋势是由有时间节点指标来体现的。一些形容词，可以多次用，但是指标值才是理解和掌握关键技术的核心。