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新能源汽車產(chǎn)業(yè)知多少從原材料到成車到底包括些啥

2017-11-20 09:55:54 作者：本網(wǎng)整理來源：電車匯分享至：

對(duì)于走入千萬家的汽車，想必大多數(shù)人都知道其制造是怎么一回事了。但對(duì)于近二三十年逐漸火熱的新能源汽車是怎樣制造的，又有什么技術(shù)要求，其各組成部分制造前景是什么，大多數(shù)人還不甚了解。今天小編就來帶大家看看新能源汽車產(chǎn)業(yè)總體是個(gè)什么樣子。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)既保持了傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)鏈條的特征，又新增了電池、電機(jī)和電控等重要的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。外部環(huán)境的變化正在促發(fā)汽車產(chǎn)業(yè)的新一輪產(chǎn)業(yè)變革，新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要方向，其需要的資源、生產(chǎn)方式、配套關(guān)系以及產(chǎn)業(yè)布局也在不斷的發(fā)生變化。

本文將從新能源汽車的上游原材料，動(dòng)力電池，整車制造三個(gè)環(huán)節(jié)解析新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈。

上游原材料

以鋰、鈷、鎳、石墨、稀土為代表的礦產(chǎn)資源在新能源汽車領(lǐng)域有重要用途，尤其是電池級(jí)碳酸鋰是動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料之一。而鎂鋁及其合金是汽車輕量化的重要材料。目前單車消耗主要礦產(chǎn)原材料數(shù)據(jù)如下：

正極材料

正極材料決定了鋰離子電池的主要性質(zhì)，如能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性等。正極材料目前主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。目前來看，鋰電池正極遵循著從二元材料向三元材料的發(fā)展趨勢(shì)。松下NRC18650B的正極材料是鎳鈷鋁三元材料，俗稱NCA。通過引入Ni含量可提高材料的容量，而松下NRC18650B正是提高了Ni含量（摩爾分?jǐn)?shù)80%）從而使電池從原來的2.9Ah提高到了3.3Ah左右，能量密度大大提升。同時(shí)受益于三元協(xié)同效應(yīng)，NCA正極材料綜合了LiNiO2和LiCoO2諸多優(yōu)點(diǎn)，性能比使用單一材料優(yōu)越。而且，該材料用鈷量較少，成本較低。

負(fù)極材料

鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料主要分為碳材料（石墨類）、金屬氧化物材料以及合金材料。動(dòng)力電池市場(chǎng)爆發(fā)以來，相比于其他材料而言，負(fù)極材料價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，技術(shù)路線以石墨類為主，不存在很大的爭(zhēng)議。目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主，兩者性能有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。

鋰電負(fù)極變革趨勢(shì)：硅基負(fù)極

Si基負(fù)極材料最大的有事在于極高的理論能量密度（4200mAh/g），遠(yuǎn)高于石墨。這也符合新能源汽車對(duì)電池的要求。從目前趨勢(shì)上看，未來負(fù)極材料的發(fā)展方向先向硅基+石墨，最后將由純硅/金屬鋰完全取代低能量密度的石墨。

硅基負(fù)極材料最大的不足就是膨脹問題，充電后易膨脹碎裂，無法復(fù)原，導(dǎo)致材料最終出現(xiàn)粉末化，大大縮短了電池壽命。在充放電過程中會(huì)有300%的膨脹，而相同條件下石墨只有7%，目前松下最新研發(fā)的碳硅基復(fù)合材料負(fù)極中硅的含量達(dá)到了10%，可以看出隨著技術(shù)水平的進(jìn)步還有很大的發(fā)展空間。

隔膜

隔膜的主要作用是保障正負(fù)極分開的情況下鋰離子自由流通，是保障電池安全的最重要部分之一。隔膜能有浸潤(rùn)在電解液中，而且表邊上有大量允許鋰離子通過的微孔。微孔密度以及材料選擇、厚度等等特性都會(huì)影響鋰離子穿過隔膜的速度從而影響電池性能。據(jù)估計(jì)，鋰電池中隔膜的耗用量大致為20m2/kWh。

隔膜未來比較有前景的方向：涂覆隔膜

涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。涂覆隔膜的作用是：1、提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路；2、涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體失控。

電解液

電解液，在鋰離子電池中是作為帶動(dòng)鋰離子流動(dòng)的載體，對(duì)鋰電池的運(yùn)行和安全性具有舉足輕重的作用。根據(jù)推算，在電解液的成本構(gòu)成中，溶劑約占30%，添加劑約占10%，最主要的成分溶質(zhì)約占60%。市場(chǎng)上的溶質(zhì)以六氟磷酸鋰（LiPF6）為主，松下NCR18650電池也選用了六氟磷酸鋰作為溶質(zhì)，每kWh鋰電池需要0.15kg的六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰同樣可以通過碳酸鋰制備。

電解液未來比較有前景的方向：高電壓電解液

提高電池能量密度乃是鋰電池的趨勢(shì)之一，目前提高能量密度的方法主要有兩種：一種是提高傳統(tǒng)正極材料的充電截止電壓，如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V、4.4V。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的，進(jìn)一步提升電壓會(huì)導(dǎo)致鈷酸鋰結(jié)構(gòu)坍塌，性質(zhì)不穩(wěn)定；另一種方法則是開發(fā)充放電平臺(tái)更高的新型正極材料，如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等。正極材料的電壓提升后，需要與之配套的高電壓電解液，添加劑對(duì)電解液的高電壓性能起到關(guān)鍵作用，其成為近年來的研發(fā)重點(diǎn)。

銅箔

按生產(chǎn)工藝不同，銅箔又分為壓延銅箔和電解銅箔，壓延銅箔一般用作建筑裝飾材料。由于童博的導(dǎo)電性良好、質(zhì)地較軟、延展性好易加工變形，它也是制作鋰電池負(fù)極集流體的首選材料。鋰離子電池集流體的功用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來，以便形成較大的電流輸出，因此集流體應(yīng)有較低的比表面能從而抑郁活性物質(zhì)充分接觸，且有著優(yōu)良的導(dǎo)電性。

目前，國(guó)內(nèi)外大部分鋰電池生產(chǎn)廠家都采用電解銅箔作為鋰電池的負(fù)極集流體。近年來，新能源汽車快速發(fā)展，導(dǎo)致新能源汽車所需的鋰電池的需求量也快速增大，而銅箔是鋰電池的重要原材料，其需求量當(dāng)然也隨之增大，所以新能源汽車的發(fā)展帶動(dòng)了鋰電銅箔的發(fā)展，對(duì)整個(gè)銅箔產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了不可忽視的影響。

鋁塑膜

鋁塑膜是由外層尼龍層/粘合劑/中間層鋁箔/粘合劑/內(nèi)層熱封層構(gòu)成的多層膜，是軟包鋰電池的封裝材料。

高質(zhì)量的鋁塑復(fù)合膜的研制和開發(fā)是液態(tài)軟包裝鋰離子電池這一高新技術(shù)產(chǎn)品研制成功的關(guān)鍵。作為液態(tài)軟包裝鋰離子電池外殼，該鋁塑復(fù)合膜不再僅僅是電池的簡(jiǎn)單外包裝，而且是構(gòu)成液態(tài)軟包裝鋰離子電池的一個(gè)不可缺少的重要組成部分。

鋁塑膜具有極高的阻隔性、良好的冷沖壓成型性、耐刺穿性、耐電解液穩(wěn)定性和耐高溫、絕緣性強(qiáng)等特點(diǎn)。

導(dǎo)電劑

隨著鋰電池的商品化越來越廣泛，鋰電池的電池在正極材料表面的充放電過程是當(dāng)電池放電的時(shí)候，處于孔中的鋰離子進(jìn)入正極活性物質(zhì)中，如果電流加大則極化增加，放電困難，這樣電子間的導(dǎo)電性就較差，光靠活性物質(zhì)本身的導(dǎo)電性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為了保證電極有良好的充放電性能，在極片制作時(shí)通常加入一定量的導(dǎo)電劑，在活性物質(zhì)之間與集流體起到收集微電流的作用。

整車

宏觀層面，中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在由政策驅(qū)動(dòng)進(jìn)入到政策+市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)階段。行業(yè)層面，在宏觀政策和市場(chǎng)環(huán)境推動(dòng)下，涌現(xiàn)出一批高速發(fā)展的整車制造企業(yè)，專注于各自細(xì)分領(lǐng)域精耕細(xì)作。11月10日，中汽協(xié)公布了10月新能源汽車產(chǎn)銷分別完成9.2萬輛和9.1萬輛，同比分別增長(zhǎng)85.9%和106.7%。其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷均完成7.7萬輛，同比分別增長(zhǎng)76.3%和95.8%；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷均完成1.4萬輛，同比分別增長(zhǎng)163.6%和194%。

1-10月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成51.7萬輛和49.0萬輛，同比分別增長(zhǎng)45.7%和45.4%。其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成42.7萬輛和40.2萬輛，同比分別增長(zhǎng)54.7%和55.9%；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別完成9萬輛和8.8萬輛，同比分別增長(zhǎng)14%和11.2%。

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責(zé)任編輯：楊揚(yáng)

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