《新能源汽车动力电池技术年度跟踪报告（2019年）》是电动汽车产业技术创新战略联盟（以下简称“联盟”）2019年共性技术课题研究成果，由联盟动力电池专业委员会研究编制，是国内外车用动力电池技术进展及发展趋势的年度性跟踪报告。报告主体框架包括：

• 动力电池产业发展概况

• 动力电池技术亮点

• 关键材料技术亮点

• 新体系电池技术进展

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动力电池产品现状

锂离子动力电池向着高能量密度、高功率密度、长寿命、高安全，宽温度、低成本的方向发展，各国相继发布国家层面的技术发展规划，争相布局动力电池和新体系电池。采用高镍三元正极材料与硅碳负极材料的高能量密度动力电池技术路线已成为行业共识。

目前，动力电池市场上主流产品的技术现状如下：

• 磷酸铁锂动力电池：重量能量密度已超过170Wh/kg，体积能量密度达到360-390Wh/L，系统能量密度达到140Wh/kg以上，循环寿命超过5000次。

• 三元材料动力电池：方形铝壳三元动力电池重量能量密度达到240Wh/kg，体积能量密度达到540-590Wh/L，系统能量密度超过170Wh/kg；软包三元动力电池重量能量密度达到270Wh/kg，体积能量密度达到590-630Wh/L；圆柱形电池能量密度为230-260Wh/kg。

  三元动力电池和磷酸铁锂动力电池系统的价格分别在1.05元/Wh和0.95元/Wh以上。

02

动力电池技术亮点

• 高比能三元动力电池：采用高镍正极材料和硅碳负极材料，辅以涂层改性的薄型化聚乙烯隔膜以及六氟磷酸锂电解液，封装形式以铝塑膜软包装为主，重量能量密度达303Wh/kg，体积能量密度达669Wh/L，常温1C充放电循环1564次容量保持率达到80%，高温45℃循环1124次容量保持率达到80%，具备大倍率放电及快充能力，3C放电容量达到额定容量的91%，2C恒流充电可达额定容量的78%。

• 快充三元动力电池：快充（6C）动力电池采用无定型碳负极材料和无定形碳复合人造石墨负极材料，能量密度达到130Wh/kg，6C充电可实现不低于80%的额定容量，循环寿命可达1.2万次；常规快充（2C）动力电池采用特殊的532小粒径三元正极材料、石墨与无定形碳复合负极材料、薄型化聚乙烯（PE）热复合陶瓷隔膜，能量密度达到200Wh/kg，功率密度大于1500W/kg，2C快充寿命已超过6000次。

• 高比能磷酸铁锂动力电池：通过材料纳米化、化学体系优化、工艺制造改进以及轻量化设计等技术手段，软包电池重量能量密度达到200Wh/kg，体积能量密度达到450Wh/L。

• “刀片”电池：比亚迪开发的138Ah的“刀片”磷酸铁锂电池，重量能量密度为166Wh/kg，体积能量密度为370Wh/L，电池系统能量密度达到140Wh/kg。

• 软包大模组（HIMM）：采用高镍正极材料和硅碳负极材料，模组电量为20-22kWh，重量能量密度和体积能量密度分别为248Wh/kg和500Wh/L，成组效率87%以上。电池系统容量120Ah，重量能量密度大于295Wh/kg，体积能量密度大于660Wh/L。

• 无模组电池系统（CTP）：采用三元材料体系，与传统动力电池相比，零部件数量减少了40%，体积利用率提高了5-20%，能量密度提升了10%-15%，可达到200Wh/kg。

03

关键材料技术亮点

• 高镍三元材料：通过双元素/多元素复合掺杂、表面包覆非活性包覆物和活性包覆物、小粒径单晶结构设计和大小颗粒材料混合使用，提高了材料的综合性能。

  采用高性能前驱体，优化烧结工艺并经过特殊水洗和表面处理工序，合成的二次球高镍NMC811材料，具有残锂低、杂质低、加工性能好、容量高、循环性能优异等特点。

  单晶材料主要向高镍化、低钴化、高电压化三个方面发展，一般通过多次烧结工艺生产。开发的高镍单晶NMC811材料具有较好的循环寿命、日历寿命以及安全性能。

• 镍钴铝材料：铝元素的加入稳定了晶体结构，改善了循环性与热稳定性，提升了材料的综合性能。量产的镍钴铝材料具有循环性能、储存性能较好和产气少等特点。

• 高镍多元材料：铝和锰的共掺杂抑制过渡金属元素的溶出及其后续对负极表面固体电解质相界面（SEI）膜的破坏，提升材料长期循环的颗粒结构稳定性；铝元素的引入提高了材料的热稳定性；材料比容量达到195mAh/g以上。

• 高镍无钴材料：利用前驱体共沉淀合成工艺，合成了粒度均一结晶度高并且材料内部排列有序的前驱体。采用廉价的双元素掺杂替代钴元素，辅以特殊的表面洗涤和包覆工艺，改善了材料的电化学性能。材料比容量达到200mAh/g以上。

• 富锂锰基材料：制备的聚阴离子修饰的层状高比容量材料，在0.1C倍率条件下循环80次能提供300mAh/g的比容量，且具有更高的热稳定性和更高的充放电电位；制备的具有单层相畴的新型O2相材料，在10mA/g的电流密度下能提供400mAh/g的比容量。

• 高性能隔膜：涂层改性隔膜可有效改善隔膜的表面张力，降低隔膜与极片的界面阻抗，提高隔膜的吸/保液性能；充放电过程中涂层能够保持隔膜的完整性，可有效防止正负极之间的短路现象，提高电池使用的安全性能。水系PVDF涂胶聚乙烯隔膜和耐高温芳纶涂层隔膜的应用，有助于提升动力电池的能量密度、循环寿命及安全性等。超高强度7μm基膜的涂覆改性隔膜已通过考核验证。

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新体系电池技术进展

• 固态电解质：开展了高离子电导率、宽电化学窗口和高离子迁移数的插层复合固态电解质(CSE)和卤化物固态电解质的研究工作。

• 锂硫电池关键材料：开展了过渡金属氧化物的研究工作，研制的S/NiCo₂O₄复合材料实现了兼顾硫正极的质量和体积比容量的目标，并显著提升了硫电极的循环稳定性。

  开展了将兼具快速嵌锂特性和强氧化还原特性的Mo₆S₈引入到锂硫电池的正极材料和以萘锂为锂化试剂的化学预锂化的研究工作。

课题背景介绍

为推动电动汽车产业技术进步，电动汽车联盟成立以来持续开展电动汽车关键零部件及共性技术研发工作，建立了“需求导向、共同投入、成果共享”的合作创新研发机制，即联盟成员单位共同投入研发经费、共同研究、成果共享。截至目前，联盟已开展了电动汽车相关37项关键零部件及共性技术课题研究（其中2019年12项课题研究），并在联盟成员单位进行共享。近期，联盟将通过公众号分享2019年部分研究成果。

2020年，联盟围绕电动汽车整车及动力电池安全技术，将继续启动4项课题研究工作，具体如下：

• 电动汽车电池系统安全风险监测及故障预警规范研究（运行过程/充电过程）

• 电动汽车动力电池产品质量通用规范研究

• 纯电动乘用车整车下落试验评价规范研究

• 纯电动乘用车底部抗碰撞能力要求及试验方法研究

   

感兴趣的单位可与联盟秘书处联系。

联系人：刘国芳，18911615784，lgf@sae-china.org