動力電池

動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動腳踏車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。

其主要區別於用於汽車發動機起動的起動電池。 多採用閥口密封式鉛酸蓄電池、敞口式管式鉛酸蓄電池以及磷酸鐵鋰蓄電池。

2018年7月31日，新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平台在北京啟動運行。

基本介紹

• 中文名：動力電池
• 含義：為工具提供動力來源的電源
• 優勢：超長壽命、使用安全、大容量等
• 特點：高能量和高功率、高能量密度等

結構

1、電池蓋

2、正極－－－－活性物質為氧化鈷鋰

動力電池-鎳氫電池

3、隔膜－－－－一種特殊的複合膜

4、負極－－－－活性物質為碳

5、有機電解液

6、電池殼

特點

1. 高能量和高功率；
2. 高能量密度；
3. 高倍率部分荷電狀態下（HRPSOC）的循環使用；
4. 工作溫度範圍寬（一30 ~65℃）；
5. 使用壽命長，要求5—10 年；
6. 安全可靠。

套用

1. 汽車和機車行業。主要是為發動機的起動點火和車載電子設備的使用提供電能；
2. 工業電力系統。用於輸變電站、為動力機組提供合閘電流，為公共設施提供備用電源以及通訊用電源；
3. 電動汽車和電動腳踏車行業。取代汽油和柴油，作為電動汽車或電動腳踏車的行駛動力電源。

鋰動力電池

鋰鐵電池是2000年後由美國永備公司所推出來並得到成功市場化的新型綠色高能化學電源，在套用於需要的高能量高功率電源的電子設備和電動玩具方面，顯示了非常優越的性能.在中等放電電流以上時，鋰鐵電池的放電時間可達鹼錳電池的6倍左右；而與鎳氫電池相比，其放電電壓平台，儲存時間具有顯著優勢。

總的來說，鋰鐵電池具有以下突出優點：

1、與鹼錳電池的可互換性,在任何用途上都可以和鹼性鋅錳電池相互換；

2、具有更長的工作時間和更高更平的工作電壓,尤其是在中等電流以上放電；

3、環保綠色電源,不使用任何汞、鉻、鉛等有毒物質；

4、儲存性能好，放置期可以長達10年。

電池型號：LFB14505（AA）

放電容量：大於2700mAh（在1000mA放電電流下）

放電電壓：~1.45V（在200mA的放電電流下）

儲存壽命：10年

鎳氫充電電池

由於鎳鎘電池（Ni－Cd）中的鎘有毒，使廢電池處理複雜，環境受到污染，因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫充電電池（Ni－MH）所替代。從電池電量來講，相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5～2倍，且無鎘的污染，現已經廣泛地用於移動通訊、筆記本計算機等各種小型攜帶型的電子設備。 鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，並且對環境無污染。 目前，更大容量的鎳氫電池已經開始用於汽油/電動混合動力汽車上，利用鎳氫電池可快速充放電過程，當汽車高速行駛時，發電機所發的電可儲存在車載的鎳氫電池中，當車低速行駛時，通常會比高速行駛狀態消耗大量的汽油，因此為了節省汽油，此時可以利用車載的鎳氫電池驅動電動機來代替內燃機工作，這樣既保證了汽車正常行駛，又節省了大量的汽油。

分類

1. 鉛酸蓄電池
2. 鎳鎘蓄電池
3. 鎳氫蓄電池
4. 鐵鎳蓄電池
5. 鈉氯化鎳蓄電池
6. 銀鋅蓄電池
7. 鈉硫蓄電池
8. 鋰蓄電池
9. 空氣蓄電池（鋅空氣蓄電池、鋁空氣電池）
10. 燃料電池 燃料電池是一種將化學能直接轉化為電能的裝置，他的正極是氧電極,負極是氫或碳氫化合物或乙醇等燃料電極。催化劑在正極催化氧的還原反應，從外電路向氧電極反應部位傳導電子；在負極催化燃料的氧化反應，從反應部位向外電路傳導電子；電解液輸送燃料電極和氧電極反應產生的離子，並且阻止電子的傳遞。電子通過外電路作功，並形成電的迴路。只要燃料和氧不斷地從裝置外部供給電池，就有放電產物不斷地從裝置向外排出（氫氧燃料電池）。
11. 太陽能蓄電池
12. 超容量電容器
13. 飛輪電池
14. 鈉硫電池。鈉硫電池的理論比容量可達760 W?h/kg，實際已達到300 W?h/kg，且充電持續里程長，循環壽命長。

負極的反應物質是熔融的鈉在負極腔內，正極的反應物質是熔融的硫在正極腔內。正極和負極之間用α―Al2O3電絕緣體密封。正極腔和負極腔之間有β―NaAl11O17陶瓷管電解質。電解質只能自由傳導離子，而對電子是絕緣體。當外電路接通時，負極不斷產生鈉離子並放出電子，電子通過外電路移向正極，而鈉離子通過β―NaAl11O17電解質和正極的反應物質生成鈉的硫化物。

推廣瓶頸

新能源汽車

新能源汽車因其節能和環保的特性被看好，但是其產業化面臨最大問題是居高不下的銷售價格。從國外混合動力汽車看，同類型的混合動力和燃油型豐田凱美瑞差價達到8-10萬元，而國內比亞迪純電動車型E6與同類型的燃油車的差價更是高達20多萬。雖然新能源汽車後期的運營和維護成本低廉可以逐步填平一次購置的差價，但是高額購置價格無疑成為阻礙新能源汽車產業化的重要障礙。

新能源汽車價格之高源於動力鋰電池

新能源汽車主要由電池驅動系統、電機系統和電控系統及組裝等部分組成。其中電機、電控及組裝和傳統汽車基本相同，差價的原因在於電池驅動系統。從新能源汽車的成本構成看，電池驅動系統占據了新能源汽車成本的30-45%，而動力鋰電池又占據電池驅動系統約75-85%的成本構成。

解決新能源汽車高價格的核心是降低動力鋰電池一次採購成本。目前市場上已經商業化的動力鋰電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池和三元材料電池等，中國市場以磷酸鐵鋰為主，日韓大多選擇錳酸鋰和三元材料的混合電池體系。賽迪經智統計數據顯示目前國內的磷酸鐵鋰電池售價約在3-4元/Wh，錳酸鋰和三元材料電池約在4-5元/Wh。考慮不同類型新能源汽車的電池容量，插電式混合動力汽車的電池容量是10-16KWh，純電動汽車的電池容量24-60KWh，純電動大巴的電池容量一般是200-400Kwh，對應電池售價在3-5萬元、7-18萬元和60-120萬元水平，如此高昂的電池價格是新能源汽車價格居高不下的主要原因。

電池成本降低之路：規模化和回收資源化先行

降低電池成本，一直都是產業內重要的解決方向。除了電池體系改善和使用壽命提升帶來成本降低外，當前主要的降成本方案是規模化和回收資源化。以全球新能源汽車最為成功的企業特斯拉來看，其使用18650圓柱電池(電池型號：直徑18mm，長度65mm)因規模擴大從2007年到2012年成本約下降了40%左右。未來隨著新能源汽車的普及動力電池的規模化生產，電池成本會進一步降低到2元/Wh以下，從而達到《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》中2015年的規劃目標。

在資源化利用上，動力鋰電池目前還存在回收體系不完善，回收價值偏弱的問題。雖然國內目前也湧現出了像格林美和湖南邦普等大型回收企業，但是動力鋰電池回收存在回收成本高、回收產業鏈不完善的問題。動力鋰電池的回收資源化需要充分借鑑鉛酸電池回收利用的經驗。鉛酸電池建立了完備的回收網點和回收產業鏈，一般鉛酸電池在回收時具備30%的回收價值。

動力鋰電池再利用：電池成本降低的新路徑

動力鋰電池再利用是指介於新能源汽車和動力鋰電池資源化的中間環節，通過對汽車使用後的動力電池進行拆解、檢測和分類後的二次使用，實現動力電池梯級，從而實現動力電池30-60%的成本降低目的。一般來說，新能源汽車對動力鋰電池報廢的標準是電池容量低於80%，如果剩餘容量還在70-80%電池直接進行資源化回收是極大的浪費，做好動力鋰電池再利用對電池成本的降低尤為重要。

國家政策支持動力鋰電池在利用的產業化探索。2012年7月出台的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》明確提出“制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，明確各相關方的責任、權利和義務。引導動力電池生產企業加強對廢舊電池的回收利用，鼓勵發展專業化的電池回收利用企業。”國家從規劃層面給動力電池再利用提供了方向。

新能源汽車動力鋰電池再利用領域主要瞄準ICT領域、家庭以及可再生能源發電儲能等領域。雖然動力鋰電池再利用實踐在國內還未開展，但是在日本、美國已經有多年的示範經驗。日韓從新能源汽車發展伊始就開始著力動力電池再利用的研究，這些前期研究工作給我國開展電池再利用研究提供了很好的借鑑。

多方合作建立新型的動力鋰電池再利用商業模式

動力鋰電池再利用商業模式需要建立多方面的合作機制。首先是動力鋰電池的回收需要遵循“誰製造誰回收”責任體制，通過推行回收責任制建立回收利用網路，保證再利用電池來源。再利用核心主要包括電池回收、電池評價和二次再裝配利用等環節，由於再回收和新能源汽車運營中的電池運營商密切相關，建議由運營商、汽車廠和電池企業合資建立電池服務模組，承擔動力鋰電池的再利用業務，對再裝配電池可以考慮通過電池租賃或者零售等方式套用在終端客戶上。

動力鋰電池再利用商業模式

動力鋰電池再利用終端主要瞄準家庭儲能、店鋪、新能源分散式發電、防災據點以及通訊基站套用等領域。儲能領域套用對能量密度的要求不高，但是對循環壽命和價格要求相對較為苛刻，考慮電池回收、轉換及運輸等多重成本，車用廢舊電池實際的回收價值將不到新電池成本的10%，在價格上可以滿足儲能的要求，但是循環壽命的驗證還需要在電池設計時予以考慮，保證在儲能利用環節的壽命要求。

動力鋰電池再利用的基礎研究是電池再利用產業發展的關鍵，需要政府部門整合資源推進再回收示範工程實踐。由於我國新能源汽車產業鏈條中各自為戰的態勢，車企、電池企業或者運營商主動牽頭從事電池再利用的研究具有較大的難度，通過政府組織示範工程推進我國動力電池再利用的標準建立和套用實踐尤為重要。此外，我國從奧運會、世博會以及各地最早運營的示範項目的新能源汽車電池逐漸進入淘汰期，如何結合這些淘汰電池進行再利用套用實踐也更為迫切。

動力電池再利用業務的風險所在

動力電池再利用和回收都是我國的新能源汽車產業鏈考慮較少的環節，而漸行漸近的新能源汽車產業化帶來的巨量動力鋰電池處理已經成為急迫解決的問題。據賽迪經智研究結果，預計2015年，動力鋰電池累計報廢量約在2-4萬噸左右，到2020年前後，我國新能源汽車動力鋰電池累計報廢量將達到12-17萬噸的規模。如此巨大的電池回收量需要提前進行動力鋰電池再利用業務的研究和商業模式的摸索。

動力鋰電池再利用獲益空間的不確定。雖然從目前動力鋰電池企業提供的電池數據顯示，新能源汽車淘汰的電池還將保留70-80%的有效能量，而且在成本上具備較強的優勢，但是電池在利用領域主要集中儲能領域還面臨諸多挑戰。我國的儲能電池目前還是集中在通訊基站儲能和大型數據中心、銀行等UPS儲能，而且主流儲能方式還是鉛酸電池，這些領域動力鋰電池再利用的替代還存在不確定性。此外針對新能源儲能，還受限於國家在新能源分散式發電領域的支持力度。

動力電池隔膜

在全球重點發展電動車、儲能電池等新能源產業的今天，鋰電池做為公認的理想儲能元件，得到了更高的關注。我國也在動力電池領域投入了巨大的資金和政策支持，已經湧現了比亞迪、比克、力神、中航鋰電等全球電池行業引人注目的骨幹企業。正極材料、負極材料、電池隔膜、電解液是鋰電池最重要的四項原材料，鋰電池隔膜由於投資風險大、技術門檻高，一直未能實現國內大規模生產，成為制約我國鋰電池行業發展的瓶頸，特別是在對安全性、一致性要求更高的動力鋰離子電池領域，更是我國從鋰電池生產大國到鋰電池生產強國難以逾越的障礙。

鋰電隔膜的主要生產工藝可分為乾法和濕法兩大類。車用動力電池容量大，安全性要求高，這也要求隔膜具有更高的強度、保液能力及安全溫度。乾法工藝可以採用多層複合的形式，該種隔膜具有結構安全、孔隙均勻、透氣性好、耐高溫性好等諸多優勢，完全滿足於動力鋰電池的嚴格要求，目前國內外眾多的動力電池廠商均認可該種工藝的隔膜是動力鋰電池的套用方向。

目前全球鋰電池產能急速擴張，做為主要材料的鋰電池隔膜產能增長速度呈現滯後的局面，已經有眾多的電池廠家不同程度的表示了隔膜緊缺，隔膜材料產能的提高不僅對我國鋰電池乃至世界鋰電池產業的發展都是一個迫切的要求。因而，在國內儘快的湧現出更多的星源材質一樣的民族企業是完善我國鋰電池行業產業鏈，提升我國鋰電池生產企業競爭和可持續發展能力的重要舉措，也是關乎我國新能源汽車產業快速發展的關鍵環節。

優勢

1. 超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右，最高也就500次，而目前生產的磷酸鐵鋰動力電池，最好的電池循環壽命可達到2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，最多也就1~1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達到7－8年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。
2. 使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產生爆炸對消費者的生命安全構成威脅，而磷酸鐵鋰以經過嚴格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會產生爆炸。
3. 可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿，起動電流可達2C,而鉛酸電池現在無此性能。
4. 耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃~500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
5. 大容量。
6. 無記憶效應。
7. 體積小、重量輕 。

相關政策

2015年3月27日，工信部發布《汽車動力蓄電池行業規範條件》。《汽車動力蓄電池行業規範條件》是在新能源汽車快速增長、動力蓄電池行業能力、水平制約突出的背景下制定發布的，將著力解決動力電池企業良莠不齊，企業規模偏小，低水平重複建設等問題，進一步引導和規範行業發展。《汽車動力蓄電池行業規範條件》按照企業自願申請、政府服務行業的思路，以動態公告的方式，實施對汽車動力蓄電池企業的監督管理。

據悉，《汽車動力蓄電池行業規範條件》對汽車動力蓄電池生產企業提出具體要求，規定鋰離子動力蓄電池單體企業年產能力不得低於2億瓦時，系統企業年產能力不得低於1萬套或2億瓦時。

2016年1月底，工信部、發改委、環保部、商務部、質檢總局五部委在2015年9月出台的徵求意見稿基礎上，正式聯合下發《電動汽車動力電池回收利用技術政策(2015年版)》。儘管這一政策並非強制性政策，但還是足以說明政府對於這一問題的重視程度。

2017年3月，國家工業和信息化部、發展改革委、科技部、財政部聯合印發《促進汽車動力電池產業發展行動方案》，提出加快提升我國汽車動力電池產業發展能力和水平，推動新能源汽車產業健康可持續發展。到2020年，動力電池行業總產能超過1000億瓦時，形成產銷規模在400億瓦時以上、具有國際競爭力的龍頭企業。

2018年7月31日，新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平台在北京啟動運行。