新能源汽车发展与电池技术解析

周茂祥　张廷　杨春旺　李云广

摘 要：2017年以來我国推行了诸多有利于新能源汽车发展的政策，涉及到了补贴、设施、安全、技术研发等多个方面和领域。自2017年开始我国造车新势力如雨后春笋般出现，电动车型和插电式混合动力车型为代表的的新能源车每年销量逐渐增加。与此同时我国对传统燃油车排放要求增加，2018年6月22日生态环境部发布《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》对重型车排放污染监控提出更高的要求，严查移动污染源，降低排放，推动新能源汽车技术进步是我国未来汽车发展的主旋律。我国于2020年9月的第七十五届联合国大会上明确提出了中国碳达峰与碳中和的目标。后续发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》也提出2035年我国汽车产业将基本实现电动化转型。同时，近些年电动车和插电式混合动力汽车成为新能源汽车销售的主力，跟据中国汽车工业协会发布的数据进行调查2017年度新能源汽车全年销售77.7万辆，2018年度新能源汽车全年销售125.6万辆，2019年新能源汽车全年销售120.6万辆，2020年度新能源汽车全年销售136.7万辆，电池技术成为促进电动车发展的重要技术。本文对我国新能源汽车发展状况与电池技术进行解析，分析行业动态与电池技术。

关键词：大气污染 新能源汽车 电动车 电池技术

New Energy Vehicle Development and Battery Technology Analysis

Zhou Maoxiang Zhang Ting Yang Chunwang Li Yunguang

Abstract：Since 2017， China has implemented many policies that are conducive to the development of new energy vehicles， involving subsidies， facilities， safety， technology research and development and other aspects and fields. Since 2017， new forces in car manufacturing have sprung up. The annual sales of new energy vehicles represented by electric vehicles and plug-in hybrid vehicles have gradually increased. At the same time， China has increased the emission requirements of traditional fuel vehicles. On June 22， 2018， the Ministry of Ecology and Environment issued the "Heavy-duty Diesel Vehicle Pollutant Emission Limits and Measurement Methods （China Phase 6）"， which puts forward a higher level of monitoring of heavy-duty vehicle emissions， which is the main theme of China's future automobile development to strictly investigate mobile pollution sources， reduce emissions， and promote the technological progress of new energy vehicles. At the 75th UN General Assembly in September 2020， China clearly put forward the goal of China's carbon peak and carbon neutrality. The follow-up "Energy-saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap 2.0" also proposes that the auto industry will basically achieve electrification transformation in 2035. At the same time， in recent years， electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles have become the main force in the sales of new energy vehicles. According to the data released by the China Automobile Manufacturers Association， the annual sales of new energy vehicles in 2017 were 777，000， and the new energy vehicles in 2018 The annual sales of 1.256 million units， the annual sales of 1.206 million new energy vehicles in 2019， and the annual sales of 1.367 million new energy vehicles in 2020， battery technology has become an important technology to promote the development of electric vehicles. This article analyzes the development status of China's new energy vehicles and battery technology， and analyzes industry trends and battery technology.

Key words：air pollution， new energy vehicles， electric vehicles， battery technology

随着时代的进步，科技的发展，政策的推动，环保逐渐成为最热门的话题。如何减少碳排量，减少汽车尾气污染逐渐成为全世界各国政府关注的重中之重。2021年3月16日，奥迪首席执行官马库斯·杜斯曼宣布：奥迪不会再开发新的燃油发动机，但会设法让现有的燃油发动机符合新的排放规定。言论一出立即引爆网络，各大媒体纷纷宣传，抛弃传统燃油车，转型新能源汽车已经成为诸多车厂未来发展的趋势。奥迪并不是第一家宣布后续转型新能源车研发的企业，早在2019年起沃尔沃已经停止销售生产传统燃油车型，其新车基本上都搭载了混动或者纯电动技术，等到2030年该品牌只出售纯电动汽车。与此同时各国也发布了禁止燃油车销售的计划，2025年挪威和荷兰停止销售燃油车，2035年德国禁售传统内燃机汽车、印度全面禁售燃油车，2040年英国全面禁售传统柴汽油车、法国全面禁售燃油车。后续越来越多的国家发布了停止燃油车销售与电动车销售的计划。

据中国公安部交通管理局发布消息，据统计，2020年中国机动车保有量达3.72亿辆，其中汽车2.81亿辆，与此同时尾气排放给国家带来了诸多环境压力。尾气产生的一氧化碳、氮氧化物会污染空气给健康带来伤害，颗粒物会造成PM值超标对人体呼吸系统造成损伤，二氧化碳会形成温室效应，使全球变暖。同时石油的大量开采给国家带来了能源压力，为了减轻对石油的能源依赖，减轻环境压力，倡导绿色出行，推行新能源汽车技术发展，新能源车辆代替传统燃油车成为中国的汽车发展的重点。

自2017年开始，中国逐渐从生产、销售、使用等各个方面对新能源汽车进行了重点扶持。仅仅2017一年中国累计出台了36项新能源汽车相关政策，涉及到了补贴、设施、安全、技术研发等多个方面和领域。自2017年开始中国新能源汽车逐步实现井喷式发展，销量也逐年进步，根据中国汽车工业协会对外发布的数据显示2016年中国新能源汽车产量51.7万辆，销量50.7万辆。等到2020年已经达到了新能源汽车产量136.6万辆，销量137.7万辆。随着技术的进步和政策的扶持，中国新能源汽车产销数据呈现了巨大飞跃，5年时间产量和销量都实现了翻倍增长。

如今，新能源汽车尤其是电动汽车成为了中国国内很多消费者购车首选。通过盖世汽车网查询，据乘联会发布的车辆销售数据显示：2020年度特斯拉Model3车型年度销量27531辆，作为对比国内造车新势力车型：理想ONE 2020年度销量32624辆，蔚来ES6 2020年度销量27961辆，威马EX5 2020年度销量22236辆，小鹏P7 2020年度销量15315辆。国内造车新势力各大车企2020年销售数据表现优异，热门车型销量完全不输给特斯拉这类世界知名品牌。随着新能源汽车的热销，对新能源车的一些性能参数，尤其是电动汽车续航里程、充电速度、安全、故障率成为了诸多消费者关注的热门话题。

通过在中国国内专门做汽车缺陷统计的车质网上调查，2020年中国电动汽车投诉总量达到1837例，相比2019年上涨30.9%。消费者投诉的故障有相当多的一部分与电池有关，比如：电池故障、续航里程等。这些故障已成为国内纯电动汽车普遍存在的问题。因此动力电池问题是消费者重点关注的热点问题，目前电动汽车使用的电池技术包括磷酸铁锂电池和三元锂电池，两款电池的的负极、电解液及隔膜等均类似，最大的区别在于正极材料，磷酸铁锂电池的正极是磷酸铁锂，而三元锂电池的正极是由镍钴锰或镍钴铝三种材料按一定配比组成的。

磷酸铁锂电池的能量密度相对较低能达到140Wh/kg，当气温抵达-20℃时，电池衰减可达到30%以上，低温下电阻增大，导电性能较差，因此在抗低温性能与能量密度是磷酸铁锂电池的弱点。该电池性能稳定，化合物本身分解温度可以达到700℃-800℃，难以分解从而杜绝了氧气的形成，避免形成连锁效应，因此安全性能更高。磷酸铁锂电池的循环寿命长，能达到3500-4000次左右，因此此类电池在使用过程中不会在短时间内出现较大的衰减。这种电池正极材料不含有重金属和稀有金属，因此造价低且不会造成重金属污染。

三元锂电池电池单体密度能达到240Wh/Kg，与磷酸铁锂电池相比能量密度有着明显的优势，所以磷酸铁锂电池的能量密度更高更利于制造出高续航的车型。通过电池低温试验研究，当气温达到-30℃，电池衰减量不到15%。因此在电池能量密度和抗低温性能上三元锂电池比磷酸铁锂电池有着明显的优势。当三元锂电池做针刺试验时，电池会发生剧烈反应，三元锂电池内部化合物本身分解温度在200℃-300℃，电池温度一旦过高，三元锂电池会释放氧气，从而进一步加剧反应。研究表明三元锂电池循环次数只能达到1500次左右，电池能量密度会发生明显的衰减。而且三元锂电池内部含有重金属，原材料成本高且废旧电池如果处理不当，会产生重金属污染。

两种电池互有优缺点，三元锂电池凭借续航里程高、抗低温效果好等优点，在一些要求高续航的车上使用率很高。但是磷酸鐵锂电池凭借性能稳定安全性高的优点市场占有率也逐步扩大。未来电动车市场这两种电池仍然是市场上的不二之选。

作者简介

周茂祥：（1988.12—），男，汉族，河北沧州人，本科，中汽研汽车检验中心（天津）有限公司工程师。