動力電池技術(shù)路線圖介紹教學(xué)課件

動力電池技術(shù)路線圖介紹56、極端的法規(guī)，就是極端的不公?！魅_57、法律一旦成為人們的需要，人們就不再配享受自由了?！呥_(dá)哥拉斯58、法律規(guī)定的懲罰不是為了私人的利益，而是為了公共的利益；一部分靠有害的強(qiáng)制，一部分靠榜樣的效力?！窭闲闼?9、假如沒有法律他們會更快樂的話，那么法律作為一件無用之物自己就會消滅。——洛克60、人民的幸福是至高無個的法?！魅_動力電池技術(shù)路線圖介紹動力電池技術(shù)路線圖介紹56、極端的法規(guī)，就是極端的不公。——西塞羅57、法律一旦成為人們的需要，人們就不再配享受自由了?！呥_(dá)哥拉斯58、法律規(guī)定的懲罰不是為了私人的利益，而是為了公共的利益；一部分靠有害的強(qiáng)制，一部分靠榜樣的效力?！窭闲闼?9、假如沒有法律他們會更快樂的話，那么法律作為一件無用之物自己就會消滅。——洛克60、人民的幸福是至高無個的法?！魅_車用動力電池技術(shù)路線圖介紹內(nèi)容101001001000100010000能量密度（Wh/kg）功率密度（W/kg)目前混合動力轎車規(guī)模使用-豐田系鋰離子鎳氫酸鉛啟停功能轎車-國內(nèi)外低速車規(guī)模使用-中國廣泛應(yīng)用于HEV、PHEV、EV及FCV一、研究背景—動力電池的作用動力電池作為能量儲存裝置，是電動汽車的核心部件。其性能的優(yōu)劣直接影響電動汽車的市場應(yīng)用和普通消費(fèi)者的接受度，如安全性、能量密度、功率密度、壽命以及成本等。一、研究背景—國家規(guī)劃（德美韓日）韓國日本美國德國一、研究背景—國家規(guī)劃（我國）2020年：電池模塊的質(zhì)量密度達(dá)到300瓦時/公斤以上；成本降至1.5元/瓦時以下。產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池能量密度達(dá)到300Wh/kg以上，成本降至0.8元/Wh以下；新型鋰離子電池能量密度達(dá)到400Wh/kg以上，新體系電池能量密度達(dá)到500Wh/kg以上。2020年：電池能量密度達(dá)到300Wh/kg；2025年：電池能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年：電池能量密度達(dá)到500Wh/kg?！豆?jié)能與新能源汽車國家規(guī)劃（2012—2020）》《中國制造2025》“十三五”計(jì)劃--新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（2016—2020）一、研究背景—企業(yè)規(guī)劃（韓國）LG化學(xué)三星SDISK公司AESC配套車輛聆風(fēng)二代聆風(fēng)SOP時間20102018正極材料LMO-NCANCM523負(fù)極材料石墨石墨容量（Ah）32.556電壓（V）3.753.7體積能量密度（Wh/L）274.0380.2質(zhì)量能量密度（Wh/kg）154.9222.9索尼一、研究背景—企業(yè)規(guī)劃（日本）日立車載能源公司（HVE)一、研究背景—企業(yè)規(guī)劃（中國）CATL力神內(nèi)容目前世界范圍內(nèi)動力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化主要集中在三個區(qū)域，分別位于德國、美國和中日韓所在的東亞地區(qū)。鋰離子動力電池的生產(chǎn)目前也主要集中在中日韓三個國家。二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化分布從技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的角度綜合來看：日本在技術(shù)方面依舊領(lǐng)先；韓國在市場份額方面超越日本，占據(jù)第一位；中國的電池企業(yè)數(shù)量最多，產(chǎn)能最大。二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—變化趨勢我國動力電池技術(shù)路線的變化趨勢（2001-2015）總產(chǎn)能：居世界首位（超過400億瓦時的年產(chǎn)能）；

形成了珠江三角洲、長江三角洲、中原地區(qū)和京津區(qū)域?yàn)橹鞯乃拇髣恿﹄姵禺a(chǎn)業(yè)化聚集區(qū)域；

超過100家動力電池企業(yè)開展動力電池及電池系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作；超過1000億產(chǎn)業(yè)資金的投入，技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展顯著。二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—技術(shù)現(xiàn)狀國外產(chǎn)品國內(nèi)產(chǎn)品三元材料/石墨材料鋰離子電池（量產(chǎn)）關(guān)鍵材料：實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化；單體電池技術(shù)水平：與國外同一水平；已形成了較為完善的鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)鏈體系，掌握了動力電池的配方設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝技術(shù)，生產(chǎn)線逐步從半自動中試向全自動大規(guī)模制造過渡；產(chǎn)品均勻一致性、系統(tǒng)集成技術(shù)、生產(chǎn)自動化程度：尚有差距。二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—新能源汽車發(fā)展趨勢普及應(yīng)用節(jié)能與新能源汽車的關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性與使用的便利性與傳統(tǒng)燃油汽車相當(dāng)。當(dāng)前，混合動力汽車具備經(jīng)濟(jì)性和使用便利性，我國商用大客車已基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。插電式混合動力汽車、純電動汽車等新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車存在較大差距，提升經(jīng)濟(jì)性和使用便利性是未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)新能源汽車發(fā)展的主要方向。國際上，預(yù)計(jì)2020年前后新能源汽車經(jīng)濟(jì)性和使用便利性將大幅度提升，純電動汽車?yán)m(xù)航里程將達(dá)到400公里，2030年達(dá)到500公里。福特汽車：新車的續(xù)航里程將達(dá)到320公里，年內(nèi)（11月）推出。雷諾日產(chǎn)：將在2020年之前將純電動汽車(EV)的續(xù)航距離提高到400公里以上，2015年1月2015年3月2015年6月2015年9月2014年7月奧迪：發(fā)布全新Q6

e-tronquattro概念車，續(xù)航里程500km，2020年上市。通用汽車：雪佛蘭Bolt，行駛里程200英里（約322公里），3~3.5萬美元，2017年上市。大眾汽車：研發(fā)一款超級電池，純電動續(xù)航里程有望達(dá)到300公里，2020年提升至500km。Tesla汽車：Model3，續(xù)航里程320公里，3.5萬美元，2016年3月發(fā)布，2017年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2015年5月2015年9月二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—動力電池是關(guān)鍵二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—動力電池的發(fā)展與需求高性能、低成本的新型鋰離子電池和新體系電池是新能源汽車動力電池發(fā)展的主要方向。未來相當(dāng)長一段時期內(nèi)，我國節(jié)能與新能源汽車將以普及應(yīng)用插電式混合動力汽車、純電動汽車等新能源汽車為主要任務(wù)，迫切期待動力電池降低成本、提高性能。研發(fā)新型鋰離子電池和新體系電池、提升動力電池智能制造水平、完善驗(yàn)證測試方法和標(biāo)準(zhǔn)體系，既是我國節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展需求，也是我國動力電池發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)，具有緊迫性。新型鋰離子電池：采用高電壓/高容量正極材料、高容量負(fù)極材料和高壓電解液替代現(xiàn)有鋰離子電池材料，電池成本、比能量和能量密度具有明顯的優(yōu)勢，將能夠大幅度提升新能源汽車經(jīng)濟(jì)性和使用的便利性，需要解決耐久性、環(huán)境適應(yīng)性和安全性等關(guān)鍵問題。新體系電池：包括鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態(tài)電池等，預(yù)計(jì)具有更低成本和更高的比能量，尚處于基礎(chǔ)研究的發(fā)展階段。預(yù)計(jì)2020年新型鋰離子電池將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，2030年新體系電池實(shí)用化。二、發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析—動力電池的發(fā)展目標(biāo)2025年2030年

2020年技術(shù)提升階段。新型鋰離子電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。能量型鋰離子電池單體比能量達(dá)到350Wh/kg，能量功率兼顧型動力電池單體比能量達(dá)到200Wh/kg。動力電池實(shí)現(xiàn)智能化制造，產(chǎn)品性能、質(zhì)量大幅度提升，成本顯著降低，純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性與傳統(tǒng)汽油車基本相當(dāng)，插電式混合動力汽車步入普及應(yīng)用階段。產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段。新體系電池技術(shù)取得顯著進(jìn)展。動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國際先進(jìn)水平接軌，形成2-3家具有較強(qiáng)國際競爭力的大型動力電池公司，國際市場占有率達(dá)到30%。固態(tài)電池、鋰硫電池、金屬空氣電池等新體系電池技術(shù)不斷取得突破，比能量達(dá)到400Wh/kg以上。產(chǎn)業(yè)成熟階段。新體系電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，電池單體比能量達(dá)到500Wh/kg以上，成本進(jìn)一步下降；動力電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于國際領(lǐng)先水平。我國動力電池發(fā)展大致分為三個階段，目標(biāo)如下：內(nèi)容車用動力電池技術(shù)路線圖—EV電池2020 2025

20302025年達(dá)到：比能量：單體400Wh/kg，系統(tǒng)300Wh/kg；能量密度：單體800Wh/L，系統(tǒng)500Wh/L；比功率：單體1000W/kg，系統(tǒng)700W/kg；壽命：單體4500次/12年，系統(tǒng)3500次/12年；成本：單體0.5元/Wh，系統(tǒng)0.9元/Wh

2030年達(dá)到：比能量：單體500Wh/kg，系統(tǒng)350Wh/kg；能量密度：單體1000Wh/L，系統(tǒng)700Wh/L；比功率：單體1000W/kg，系統(tǒng)700W/kg壽命：單體5000次/15年，系統(tǒng)4000次/15年；成本：單體0.4元/Wh，系統(tǒng)0.8元/Wh2020年達(dá)到：比能量：單體350Wh/kg，系統(tǒng)250Wh/kg；能量密度：單體650Wh/L，系統(tǒng)320Wh/L；比功率：單體1000W/kg，系統(tǒng)700W/kg；壽命：單體4000次/10年，系統(tǒng)3000次/10年；成本：單體0.6元/Wh，系統(tǒng)1.0元/Wh基于現(xiàn)有高容量材料體系、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、提高活性物質(zhì)負(fù)載量應(yīng)用新型材料體系、提高電池工作電壓優(yōu)化新型材料體系、使用新型電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、提升制造水平新材料應(yīng)用、新制造工藝和裝備新型材料體系、新型制造工藝路線比能量的提升：壽命的提升：安全性的提升：成本的控制：能量型鋰離子電池新體系電池引入固態(tài)電解質(zhì)、優(yōu)化固液界面開發(fā)長壽命正、負(fù)極材料、提升電解液純度并開發(fā)添加劑、優(yōu)化電極設(shè)計(jì)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝與環(huán)境控制采用電極界面沉積、開發(fā)新體系鋰鹽、優(yōu)化生產(chǎn)工藝與環(huán)境控制固、液電解質(zhì)結(jié)合技術(shù)、新型材料體系新型隔膜、新型電解液、電極安全涂層、優(yōu)化電池設(shè)計(jì)新型隔膜、新型電解液、電極安全涂層、優(yōu)化電池設(shè)計(jì)備注：電池壽命為全壽命周期要求。車用動力電池技術(shù)路線圖—PHEV電池2020 2025

20302025年達(dá)到：比能量：單體250Wh/kg，系統(tǒng)150Wh/kg；能量密度：單體500Wh/L，系統(tǒng)300Wh/L；比功率：單體1500W/kg，系統(tǒng)1000W/kg；壽命：系統(tǒng)4000次/12年；成本：單體0.9元/Wh，系統(tǒng)1.3元/Wh2030年達(dá)到：比能量：單體300Wh/kg，系統(tǒng)180Wh/kg；能量密度：單體600Wh/L，系統(tǒng)350Wh/L；比功率：單體1500W/kg，系統(tǒng)1000W/kg；壽命：系統(tǒng)5000次/15年；成本：

單體0.8元/Wh，系統(tǒng)1.1元/Wh2020年達(dá)到：比能量：單體200Wh/kg，系統(tǒng)120Wh/kg；能量密度：單體400Wh/L，系統(tǒng)240Wh/L；比功率：單體1500W/kg，系統(tǒng)900W/kg；壽命：系統(tǒng)3000次/10年；成本：單體1.0元/Wh，系統(tǒng)1.5元/Wh基于現(xiàn)有高容量材料體系提升材料的功率性能、優(yōu)化電極設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有高容量材料體系提升材料的功率性能、優(yōu)化電極設(shè)計(jì)優(yōu)化新型材料體系、使用新型電池結(jié)構(gòu)開發(fā)長壽命正、負(fù)極材料、提升電解液純度并開發(fā)添加劑、優(yōu)化電極設(shè)計(jì)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝與環(huán)境控制開發(fā)長壽命正、負(fù)極材料、提升電解液純度并開發(fā)添加劑、優(yōu)化電極設(shè)計(jì)、優(yōu)化生產(chǎn)工引入固態(tài)電解質(zhì)、優(yōu)化固液界面新型隔膜、新型電解液、電極安全涂層、優(yōu)化電池設(shè)計(jì)新型隔膜、新型電解液、電極安全涂層、優(yōu)化電池設(shè)計(jì)固、液電解質(zhì)結(jié)合技術(shù)、新型材料體系優(yōu)化設(shè)計(jì)、提升制造水平優(yōu)化設(shè)計(jì)、提升制造水平新型材料體系、新型制造工藝路線比能量和比功率的提升：壽命的提升：安全性的提升：成本的控制：備注：電池壽命為全壽命周期要求。三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（正極）重點(diǎn)發(fā)展材料實(shí)現(xiàn)目標(biāo)差距分析實(shí)現(xiàn)路徑高鎳材料預(yù)計(jì)2020年比容量將突破215mAh/g，2025年將突破225mAh/g。國內(nèi)僅少數(shù)廠家初步具備高鎳材料生產(chǎn)能力，但產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提高，關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性與國外差距較大。研究包覆元素種類、包覆量對材料表面殘余堿含量及電化學(xué)性能的影響，確定有利于降低殘余堿含量，提高材料電化學(xué)性能的最佳包覆參數(shù)組合。提高關(guān)鍵設(shè)備如氧氣氣氛焙燒設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性。高電壓材料通過提高電池充電截止電壓是提升鋰離子電池能量密度最為直接有效的手段和方法，高電壓材料需要大幅提升熱安全性能和循環(huán)穩(wěn)定性能國內(nèi)的生產(chǎn)線水平、品質(zhì)控制水平仍存在較大差距。對原材料逐批進(jìn)行檢驗(yàn)，對全工藝流程的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行有針對性的管控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化富鋰氧化物固溶體材料通過產(chǎn)品改性的手段在保持高容量的前提下，提高高電壓使用條件下的循環(huán)性能。富鋰氧化物固溶體材料的電壓衰減快，倍率性能差，循環(huán)穩(wěn)定性差等限制了其廣泛應(yīng)用。通過對層狀富鋰氧化物固溶體材料表面進(jìn)行多種金屬協(xié)同包覆，隔絕電解液對材料表面結(jié)構(gòu)的侵蝕；通過對材料進(jìn)行體相的高價金屬摻雜，提高材料首次充放電效率，減少副反應(yīng)的發(fā)生。其他新型材料磷酸錳鐵鋰型：目前材料倍率性能差，循環(huán)性能有待提高等因素制約了該類材料的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。尖晶體鎳錳：因其高電壓和低成本以及富鋰氧化物固溶體材料因其具有較高的克容量和較寬的電化學(xué)窗口，亦在開發(fā)和使用中，目前的重點(diǎn)是提升其高溫循環(huán)性能。2020 2025

2030錳酸鋰：115mAh/g磷酸鐵鋰：165mAh/g三元材料：210mAh/g高電壓鎳錳酸鋰：135mAh/g富鋰氧化物固溶體材料：300mAh/g錳酸鋰：115mAh/g磷酸鐵鋰：165mAh/g三元材料：220mAh/g高電壓鎳錳酸鋰：140mAh/g富鋰氧化物固溶體材料：300mAh/g其他新型材料:350mAh/g錳酸鋰：110mAh/g磷酸鐵鋰：165mAh/g三元材料：200mAh/g高電壓鎳錳酸鋰：130mAh/g富鋰氧化物固溶體材料：280mAh/g通過提高鎳含量，提高其比容量，通過摻雜、包覆和表面處理等技術(shù)手段，提高循環(huán)性能提高電池工作電壓，提升熱安全性能和循環(huán)穩(wěn)定性能通過產(chǎn)品改性提高高電壓使用條件下的循環(huán)性能三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（正極）正極材料技術(shù)路線圖：性能提升：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（負(fù)極）重點(diǎn)發(fā)展材料實(shí)現(xiàn)目標(biāo)差距分析實(shí)現(xiàn)路徑石墨材料進(jìn)一步提升逆容量和壓實(shí)密度，并降低成本。我國石墨類材料的性能/價格比方面已經(jīng)較日本的日立化成、三菱化學(xué)、日本碳素、JFE、昭和電工等具有優(yōu)勢，石墨負(fù)極的供應(yīng)主要是中國企業(yè)，日本企業(yè)在材料改性方法和品質(zhì)控制方面各具特色。通過表面包覆等技術(shù)提高材料加工性能和電化學(xué)性能，加強(qiáng)生產(chǎn)過程中材料的一致性和穩(wěn)定性控制能力。無定型碳材料通過包覆和摻雜等方法提高首次效率，并優(yōu)化生產(chǎn)工藝逐漸降低成本；軟碳發(fā)展趨勢主要采用摻雜、修飾等改性處理提高其比容量和首次效率。從產(chǎn)品理化參數(shù)等指標(biāo)看，國內(nèi)企業(yè)同國外先進(jìn)企業(yè)相比，產(chǎn)品的性能相當(dāng)。材料主要缺陷需要改善，關(guān)鍵工藝技術(shù)如表面改性、材料結(jié)構(gòu)調(diào)整等需要攻克。對硬碳和軟碳進(jìn)行包覆和摻雜，有效提高其首次效率。提高前軀體制備裝置、燒結(jié)設(shè)備等的技術(shù)水平和可靠性。硅碳材料在保持高比容量的前提下進(jìn)一步提高庫倫效率、循環(huán)性能，并逐步降低成本。目前國內(nèi)外不少負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)均已開始布局硅碳負(fù)極的開發(fā)與商業(yè)化，但大部分處于研究階段和小規(guī)模批量化生產(chǎn)階段。主要在于關(guān)鍵工藝技術(shù)如納米化技術(shù)、材料結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等需要進(jìn)一步提高。采用工業(yè)化硅基原料，進(jìn)行納米化，同時保證納米材料在硅碳復(fù)合過程的分散性好，防止團(tuán)聚。采用表面改性處理，控制材料的表面效應(yīng)，保持材料高比容量并提高其循環(huán)性能和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)合理的硅碳材料結(jié)構(gòu)，尤其是硅碳結(jié)合方式，將碳材料的循環(huán)穩(wěn)定性，骨架支撐作用發(fā)揮好，合理分散納米硅，利用好硅的高容量，同時引入無定型碳層來緩沖硅膨脹。2020 2025

2030石墨材料：360mAh/g無定型碳材料：350mAh/g，首周庫倫效率≥85%硅碳材料：1000mAh/g，壽命≥2000次石墨材料：360mAh/g無定型碳材料：400mAh/g，首周庫倫效率≥85%硅碳材料：1200mAh/g，壽命≥2000次石墨材料：360mAh/g無定型碳材料：280mAh/g，首次庫倫效率≥80%硅碳材料：800mAh/g，壽命≥2000次通過包覆和摻雜等方法改進(jìn)無定型碳和硅碳基材料，優(yōu)化生產(chǎn)工藝.提高容量、庫倫效率和循環(huán)性能，并逐步降低成本進(jìn)一步提高容量、庫倫效率和循環(huán)性能，降低成本三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（負(fù)極）負(fù)極材料技術(shù)路線圖：性能提升：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（隔膜）隔膜材料技術(shù)路線圖：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵材料（電解液）電解液材料技術(shù)路線圖：2020 2025

20302025年達(dá)到：溶劑：使用部分氟化溶劑與少量離子液體；鋰鹽：復(fù)合鋰鹽；添加劑：多功能添加劑。主要性能：電化學(xué)窗口>5V，電導(dǎo)率10-2S/m，可燃性降低，安全性提高。2030年達(dá)到：高性能有機(jī)液體電解液；全固態(tài)無機(jī)固體電解質(zhì)；固體聚合物電解質(zhì)。主要性能：電化學(xué)窗口>6V，電導(dǎo)率10-2S/m，無安全隱患，長壽命。2020年達(dá)到：溶劑：EC基混合溶劑；鋰鹽：單一鋰鹽（LiPF6）為主；添加劑：VC/FEC。主要性能：電化學(xué)窗口<4.5V，電導(dǎo)率

10-2S/m。高純度、高穩(wěn)定性高電壓、長壽命高電壓、高安全、長壽命重點(diǎn)材料性能提升電解液組分的高度純化技術(shù)高純度氟化溶劑與離子液體合成技術(shù)高性能固體電解質(zhì)材料的制造技術(shù)三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵共性技術(shù)（制造）制造技術(shù)路線圖：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵共性技術(shù)（測試評價）測試評價技術(shù)路線圖：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵共性技術(shù)（回收）回收技術(shù)路線圖：三、技術(shù)路線圖—關(guān)鍵共性技術(shù)（梯次利用）梯次利用技術(shù)路線圖：內(nèi)容四、技術(shù)創(chuàng)新需求—基礎(chǔ)前瞻項(xiàng)目名稱必要性項(xiàng)目目標(biāo)研究內(nèi)容預(yù)期成果實(shí)施方式面向＞500Wh/kg動力電池的新型儲能材料技術(shù)研究為開發(fā)高比能量的新體系電池（＞500Wh/kg），相關(guān)關(guān)鍵正負(fù)極材料，高性能電解質(zhì)鹽及電解液（固態(tài)電解質(zhì)等）；高性能隔膜材料等關(guān)鍵技術(shù)是關(guān)鍵。固體電解質(zhì)離子傳導(dǎo)面電阻＜5Ω/cm2；正極材料比容量大于500mAh/g，負(fù)極比容量大于1500mAh/g。開發(fā)輕質(zhì)、多孔、廉價且具有良好導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的正極材料；制備高安全性、高穩(wěn)定性、循環(huán)性能好的鋰及鋰合金負(fù)極；制備高離子電導(dǎo)率、高機(jī)械性能低成本固態(tài)電解質(zhì)等。開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料制備工藝，并形成中試級產(chǎn)品。國家主導(dǎo)能量密度＞500Wh/kg的動力電池技術(shù)研究電動汽車對高比能量動力電池的需求日益迫切，價格低廉、環(huán)境友好的高比能動力電池成為研究的熱點(diǎn)，其中固態(tài)鋰二次電池被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ碾姵刂弧＜毙柩芯啃滦透弑饶軇恿﹄姵丶夹g(shù)及其制造新工藝。開發(fā)出能量密度＞500Wh/kg的動力電池，安全性、循環(huán)耐久性及環(huán)境適應(yīng)性等滿足電動汽車要求。研究電極制備成型工藝研究高穩(wěn)定性鋰或鋰合金負(fù)極制備技術(shù)；優(yōu)化選擇關(guān)鍵部件如集流體、隔膜、封裝材料；優(yōu)化極片制備成型、電池組裝工藝過程，開發(fā)固態(tài)鋰二次電池制造新技術(shù)、新工藝等。開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的固態(tài)鋰二次電池制備新工藝，并形成中試級產(chǎn)品國家主導(dǎo)新型動力電池及關(guān)鍵材料仿真技術(shù)研究動力電池及關(guān)鍵材料的反應(yīng)過程涉及到復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)、傳質(zhì)和傳熱等，建立新型仿真技術(shù)，全面和系統(tǒng)地捕捉電池及關(guān)鍵材料的工作過程各物理量的動態(tài)變化，分析其演化規(guī)律，為電池及關(guān)鍵材料的設(shè)計(jì)提供理論支撐。建立通用性的動力電池及關(guān)鍵材料新型仿真技術(shù)，能夠?qū)恿﹄姵丶瓣P(guān)鍵材料進(jìn)行電性能、熱特性、結(jié)構(gòu)演變等的仿真分析?；陔娀瘜W(xué)模型，結(jié)合傳熱定律，建立單體電化學(xué)-熱耦合仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池及關(guān)鍵材料的電性能、熱性能和安全性等模擬仿真?；谒⒌男滦蛣恿﹄姵丶瓣P(guān)鍵材料仿真技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的動力電池設(shè)計(jì)仿真軟件系統(tǒng)，能夠進(jìn)行熱仿真、結(jié)構(gòu)仿真、循環(huán)壽命仿真和安全性仿真。行業(yè)聯(lián)合新型動力電池的管理技術(shù)研究研究新型動力電池的管理技術(shù)研究，精確地估計(jì)各種工況條件下的SOC、SOH、SOE和SOP等參數(shù)，對于動力電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。完成各種工況條件下的SOC、SOH、SOE及SOP等參數(shù)的估計(jì)算法研究，形成管理控制策略，為動力電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

建立動力電池的SOC估算模型，選擇合適的算法，搭建HIL驗(yàn)證平臺對SOC估算進(jìn)行驗(yàn)證；建立SOH的估計(jì)模型，驗(yàn)證SOH的在線估計(jì)能力；建立精確的SOE表達(dá)式，選擇合適的SOE估算算法；建立精確的SOP表達(dá)式，通過搭建仿真模型驗(yàn)證動力電池在大功率充放電時的功率保持能力。建立精確估計(jì)電池荷電狀態(tài)和工作狀態(tài)等的算法，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的動力電池管理程序。行業(yè)聯(lián)合四、技術(shù)創(chuàng)新需求—應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目名稱必要性項(xiàng)目目標(biāo)研究內(nèi)容預(yù)期成果實(shí)施方式能量密度＞400Wh/kg的高比能動力電池安全性技術(shù)研究近年來新能源汽車安全事故頻發(fā)，成為制約新能源汽車商業(yè)化發(fā)展的短板；開發(fā)具有高安全性的高比能動力電池是新能源汽車商業(yè)化應(yīng)用的首要保障和必然趨勢。建立高比能電池的熱電耦合模型；建立熱失控模式，提出熱失控機(jī)制，開發(fā)具有防范熱失控的安全性技術(shù)，保證動力電池的安全性。針對電池的安全行為，獲取仿真參數(shù)，建立熱失控模型，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證模型的可靠性；探明電池?zé)崾Э貦C(jī)理、熱失控誘因和電池最大產(chǎn)熱來源，開發(fā)具有針對性的安全技術(shù)，顯著提高電池單體安全性。＞400Wh/kg高比能電池?zé)狳c(diǎn)耦合模型和熱失控模型；＞400Wh/kg高比能動力電池的安全技術(shù)解決方案行業(yè)聯(lián)合能量密度＞400Wh/kg的高比能動力電池長壽命技術(shù)研究動力電池壽命與其性能、安全和成本密切相關(guān)，對高比能電池開展長壽命技術(shù)研究并解決相關(guān)問題，將有助于提高鋰離子動力電池的使用效率，降低使用成本，促進(jìn)其在電動汽車的發(fā)展。針對高比能動力電池，開展長壽命技術(shù)研究，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到：1）電池比能量＞400Wh/kg；2）常溫常壓下，電池1C充放電循環(huán)壽命達(dá)到1500次以上，容量保持率不低于80%。研究高比能電池長壽命失效機(jī)制；研究抑制正負(fù)極材料及電極結(jié)構(gòu)劣化技術(shù)，包括電解液組分優(yōu)化及新型添加劑開發(fā)、改性正負(fù)極材料的使用、利于形成穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的使用等；研究新型正負(fù)極材料體系電池的長壽命電化學(xué)匹配技術(shù)等。高比能電池長壽命失效模型的建立；高比能電池長壽命的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。行業(yè)聯(lián)合動力電池梯級利用及資源回收技術(shù)研究我國電動汽車動力電池的報廢不可避免的會帶來回收處理問題。安全、環(huán)保、高效地對廢舊鋰離子電池進(jìn)行梯級利用和拆解回收是亟待解決的研究課題。建立電池編碼制度；設(shè)計(jì)易梯級利用的電池結(jié)構(gòu)；建立電池模塊自動化拆解流水線；實(shí)現(xiàn)鈷、鎳、錳、鋰等元素高效回收；實(shí)現(xiàn)隔膜、電解液、有機(jī)廢液、廢氣無害化處理；建立拆解物的濕法冶金流程工藝，服務(wù)鋰電活性材料生產(chǎn)。易梯級利用電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證；報廢舊電池分級梯次利用系統(tǒng)；專用拆解設(shè)備；測試-拆解-深度破碎技術(shù)；金屬元素?zé)崽幚矸蛛x技術(shù)；金屬元素復(fù)雜溶液提純與循環(huán)利用。拆解流程自動化率不低于60%；金屬元素的回收率達(dá)到90%；鋰元素的回收率達(dá)到80%；排放殘?jiān)c廢水符合國家環(huán)保法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)領(lǐng)跑四、技術(shù)創(chuàng)新需求—示范和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目名稱必要性項(xiàng)目目標(biāo)研究內(nèi)容預(yù)期成果實(shí)施方式動力電池關(guān)鍵原材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究高比容量正，負(fù)極材料是開發(fā)高能量密度和高安全性鋰離子電池（>300wh/kg）的基礎(chǔ)和中長期發(fā)展方向。開發(fā)新型高能量密度鋰離子動力電池關(guān)鍵正負(fù)極材料（高鎳三元、富鋰錳基固溶體，硅碳復(fù)合材料）制備技術(shù)；提升國家動力電池關(guān)鍵材料的工程化制備技術(shù)。重點(diǎn)開展高比容量納米硅/碳復(fù)合材料，固溶體材料和高鎳三元工程化裝備和制備技術(shù)及其應(yīng)用性能的研究工作。材料性能滿足350wh/kg及以上動力電池的應(yīng)用要求。建成年產(chǎn)1000噸的高比容量硅基負(fù)極材料生產(chǎn)試驗(yàn)線；建成年產(chǎn)1000噸的正極材料生產(chǎn)線。行業(yè)聯(lián)合動力電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究開發(fā)350wh/kg動力電池技術(shù)，提升電池安全性及循環(huán)壽命，使之支持電動車行駛里程達(dá)到傳統(tǒng)汽油車水平，且降低電池成本，使電動車經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于傳統(tǒng)汽油車；使我國動力電池技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。至2020年，350Wh/kg動力電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力與國際水平相當(dāng)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模與我國新能源汽車發(fā)展相適配。至2025年，400Wh/kg產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品質(zhì)量，以及全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新能力與國際先進(jìn)水平相當(dāng)，國內(nèi)自主化率80%，國際市場占有率超過30%。350Wh/kg動力電池安全技術(shù)開發(fā)；

350Wh/kg動力電池長壽命研究；結(jié)合電池產(chǎn)業(yè)狀況，以降低電池成本為目的，進(jìn)行電池零部件國產(chǎn)化開發(fā)。350Wh/kg動力電池產(chǎn)業(yè)化示范基地，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。企業(yè)領(lǐng)跑四、技術(shù)創(chuàng)新需求—行業(yè)共性技術(shù)平臺項(xiàng)目名稱必要性項(xiàng)目目標(biāo)研究內(nèi)容預(yù)期成果實(shí)施方式儲能材料及動力電池測試評價技術(shù)平臺我國尚缺乏動力電池及關(guān)鍵材料系統(tǒng)性產(chǎn)品設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、試驗(yàn)檢測等方面研發(fā)能力，尚沒有建立系統(tǒng)性行業(yè)規(guī)范、技術(shù)要求、檢測試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)驗(yàn)證能力、試驗(yàn)檢測能力、產(chǎn)品規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)的研究能力、產(chǎn)品標(biāo)定能力亟待提升。采用現(xiàn)代檢測、分析方法和模型、軟件工具，建立電池關(guān)鍵材料原位高效定量的性能表征方法及合成、表征方法的研究平臺以及動力電池電性能能、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性、安全性的技術(shù)評價、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能驗(yàn)證能力，大幅度降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險和事故風(fēng)險。開展新型關(guān)鍵材料和動力電池的評估技術(shù)及方法研究，建立電池材料脫嵌鋰離子機(jī)理的研究方法、動力電池性能衰退機(jī)理的研究方法、動力電池安全性的評價方法等。

1）通過建立測試平臺獲得關(guān)鍵材料、動力電池及系統(tǒng)的大量測試數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫；2）有機(jī)整合各種材料相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)跨尺度、跨領(lǐng)域、跨學(xué)科材料信息共享與挖掘，與計(jì)算材料設(shè)計(jì)結(jié)合，建立“關(guān)鍵材料基因庫”，加速先進(jìn)材料的開發(fā)和推廣，降低材料研發(fā)成本；3）建立新型關(guān)鍵材料、動力電池測試和評價方法。國家主導(dǎo)動力電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究平臺我國動力電池標(biāo)準(zhǔn)體系尚需建立系統(tǒng)性行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)要求、產(chǎn)品規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)的研究能力，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)范性和高效低成本的發(fā)展。2020年：建立動力電池尺寸、電池模塊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系，降低產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)成本；2025年：建立電池及模塊開發(fā)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品（功能性、耐久性、耐環(huán)境性和安全性等）評價標(biāo)準(zhǔn)體系，系統(tǒng)性提升產(chǎn)品性能評價標(biāo)準(zhǔn)。1）動力電池及電池系統(tǒng)產(chǎn)品尺寸標(biāo)準(zhǔn)以及動力電池設(shè)計(jì)規(guī)范的研究；2）電池模塊空間設(shè)計(jì)規(guī)范/