随着人们对环境保护与节约能源意识的提升，电动汽车和混合动力汽车越来越引起人们的关注，而两者发展的核心及难点就在于动力电池技术的发展。今年4月11日，杭州市一辆上路不到三个月的电动出租汽车在街头忽然自燃。随后杭州市政府组织的专家调查公布了自燃事故的鉴定结果——电池单体在设计、制造方面不存在质量问题，但电池成组后不能完全满足车辆使用环境的要求，在应用过程中出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况，从而引发本次事故。尽管此次自燃事故并未造成人员伤亡，但对中国目前风生水起的电动汽车的安全，尤其是动力电池的安全问题提出了拷问!

动力电池的种类

    动力电池做为电动汽车的能量来源，是整个电动汽车产业链的核心之一，其作用相当于传统汽车的“汽油”。一般而言，动力电池可分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等。

    铅酸电池产生于19世纪60年代,，距今已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的动力源，是目前相对比较成熟和应用较广的电动汽车蓄电池。铅酸电池具有可靠性好、原材料易得、价格便宜等优点，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。

    镍氢电池产生于上世纪90年代，相比铅酸电池，它虽然是动力电池中的新秀，但发展迅速。目前在电动汽车上使用的镍金属电池主要有镍氢电池和镍镉电池两种。

    相比其它动力电池，镍氢电池具有自己独到的优势，首先是高比能量(衡量电动车一次充电行驶里程)，据测试，镍氢蓄电池的动力量几乎与锂离子电池的水平相当；其次，高比功率(赋予电动车良好的启动、加速、爬坡性能) ，镍氢电池的这一性能高于锂离子电池；再次，使用寿命长，镍氢电池平均寿命300—600 次。因此它又被誉为21世纪电动车最有希望的“绿色电源”。

    锂离子电池几乎是与镍氢电池同时出现，是由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池，由于它的独特性能，在短短十几年的时间里，锂离子电池技术得到了空前发展。

    锂离子电池基本解决了蓄电池的两个技术难题，即安全性差和充放电寿命短的问题，同时锂离子电池具有高电池单体电压、高比能量和能量密度，可以说是当前比能量最高的电池，且工作状态稳定。它的性能指标可以满足USABC制定的电动车中期目标。

    燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池通常由三部分组成，即阳极(A )、阴极(C) 和电解液(E)，阳极为燃料电极, 在催化剂作用下发生氧化反应并输出电子到外电路。

    90 年代以来燃料电池成为各个发达国家竞相开发的电动车电池。加拿大、美国、日本、德国等国家处于领先地位, 其中以加拿大的巴德拉公司最为先进。
太阳能电池是一种把光能转换为电能的装置。其能量转换的基础是PN结的光生伏特效应。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。

    由于太阳能电池还存在光电转换效率不高、价格太高、电池系统配置较复杂等问题，近期内只能作为电动汽车的补充电源，还不能大规模的生产应用。但太阳能作为最清洁的、取之不尽用之不竭的能源，对它的研究和应用必将会取得长足的进步。

我国动力电池发展现状

    数据显示，到2012 年，中国将形成50万辆新能源汽车产能，以单车使用2万元电池（综合考虑混合动力和纯电动汽车）的平均水平计算，国内汽车动力电池市场规模可达到100 亿元，相当于目前锂电池市场规模增长1倍。业内人士预计，到2020年，新能源汽车带动的全球车用动力电池市场需求将超过2000亿元。中国车用动力电池产业将迎来快速发展的黄金时机。

    据不完全统计，去年我国铅酸电池销售总额达800多亿元。这一名不见经转的小行业已把中国发展成为全球铅酸蓄电池的生产基地，铅消耗量每年达到230多万吨，已超过美国排在世界前列。铅酸电池行业在“十一五”初期约有3000多家企业，经过几年来的市场洗礼和重组兼并，目前有规模的企业不足千家。其中，产值超过40亿元的有两家，超过20亿元的有四家，超过10亿元的有8家。在这近千家企业中，民营企业占行业75%以上。

    相比其它动力电池，铅酸蓄电池成本低、推广技术较成熟。但从客观上讲，铅酸电池的确存在许多缺陷——体积大、重量高，易造成环境污染，能够提供的功率相对较低。据工信部测算，2009年电池企业排放含重金属废水总量1200多万吨，其中铅蓄电池企业排放废水1000多万吨；产生含重金属固废22余万吨，其中含铅固体废物21余万吨，含镉固体废物约4000吨；废旧铅蓄电池有组织回收率不足30%。这在一定程度对铅酸蓄电池未来的发展产生了一定影响。

    目前，镍氢动力电池刚刚进入成熟期，是混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系，全球已经批量生产的混合动力汽车全部采用镍氢动力电池体系。目前，长安杰勋、奇瑞A5、一汽奔腾、通用君悦等品牌轿车已经在示范运行，它们采用的都是镍氢电池，不过电池主要来自国外采购，在运用上仍处于研发匹配阶段。 

    锂离子电池是新能源汽车主要动力之一，新能源汽车产业化将直接带动锂离子电池市场快速增长，再加上传统的消费电子、电动工具和电动自行车以及新能源储能系统对锂离子电池需求的日渐扩大，锂离子电池及其材料市场空间巨大。2010年全球锂离子电池市场规模达到870亿元，中国锂离子电池市场规模达到250亿元。

    近几年来，我国的汽车锂电池产业从无到有，从小到大，产业起步虽晚于日本，但发展非常快，在动力锂离子电池的研发上也投入了大量财力、物力。我国的汽车锂离子电池研发项目一直是国家“863”的重点项目，目前大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有多个，均已形成大规模生产。

    从技术上来讲，锂电池具有更高的能量密度、更大的放电功率、自放电小、寿命长和成本低廉而被认为是未来汽车动力电池的发展方向。但是从产业化进程来看，锂离子电池所需的正极材料磷酸铁锂、电解液的核心原材料六氟磷酸锂、动力电池用隔膜在国内都尚处在研发阶段，大规模投入使用尚需时日。

    三年前，我国的比亚迪、万向集团、深圳比克电池、天津力神电池与美国迈尔斯的合资企业等都置身于锂电池的研究。目前，比亚迪已成为国内唯一掌握车用磷酸铁锂电池组规模化生产技术的企业，在比亚迪纯电动车E6和混合动力车F3DM中已正式推出搭载其自主研发的锂动力电池。

得天独厚的优势

    在动力电池研发上，相比欧美日等发达国家，中国在某些方面还比较落后，但在产业基础和成本上，我们具有得天独厚的优势，这对加速中国新能源汽车的发展无疑会起到相当重要的作用，因为电池是决定电动车和插电式混合动力车成败最关键的因素。

    英大证券汽车行业研究员王梁表示，在动力电池目前各国均未获得突破的情况下，中国因为较为丰富的锂资源储量而将获得更多的话语权。据统计，在全球锂资源储量中，中国排名第四，约占全球储量的12%。

    埃森哲数据显示，全球市场20%的电池来自于中国，在锂电池生产行业，中国的产业规模比较优势高于日韩等国家。由于产业规模大，劳动力成本相对较低，中国动力电池的平均生产成本低于行业平均水平。　
　
    被人们形象地地称为“吸氢海绵”的镍氢电池，其主要成分之一就是稀土，而中国的稀土资源占世界总储量的70%以上，发展镍氢电池具有得天独厚的优势。因此中国镍氢电池的研制与开发，受到了国家“863计划”的大力支持，被列为“重中之重”项目。

    铅酸电池在中国已有较久的生产历史，技术也最为成熟。近些年来，在科技人员的努力下，除本身的性能改进外，铅酸电池的应用结构也在发生着变化。哈尔滨工业大学应用化学系主任胡信国提出了“超级电池”的概念。

    超级电池是把铅酸电池和超级电容器混合在一起，同时具备铅酸电池和超级电容器的功能。超级电池把铅酸电池负极板的一半做成超级电容器的“碳电极”，另一半做成铅酸电池的“铅负极”，在电池内部将两者并联起来。汽车启动时所需的大功率用电由碳电极提供，匀速行驶时所需能量由铅酸电池的铅负极提供。车辆需要大电流时，超级电容器起主要作用。两者功能实现互补，因而比普通铅酸电池更具优越性。

    据介绍，这种超级电池的体积比超级电容器小，价格只有镍氢电池的1/4。“它是由制造技术成熟的铅酸电池升级换代而来，因此在成本上不需要更多投入，同时安全性也有保障。超级电容器可保证很大的功率，能满足强混合动力车的要求。”胡信国说。

    除了成本优势之外，中国在动力电池上的另一个优势就是市场广阔。有数据显示，五年之后，中国超过一半的公交车将是电动车或混合动力车，因此随着时间的推移，对动力电池的需求会出现几何等级的增长。也正因如此，中国汽车工业协会的黄志明表示，无论是日本，还是欧美，其国内电动汽车的规模根本没法与中国相比。

    “中国的汽车动力电池不仅仅是供本国使用，现在我们国家一些企业的动力电池已经出口到欧美日等国家，随着技术的进步，相信会有更多企业的产品会出口到欧洲市场，这无疑会大大增加中国电池生产企业的信心。”清华大学汽车工程系的李玉林这样说道。

亟需突破的瓶颈

    在广阔的市场前景和国家相关政策的激励下，国内动力电池的制造商们可谓雄心勃勃，纷纷加大了企业的研发投入，并取得了一定的成绩。

    奇瑞新能源在已掌握电动汽车整车集成及关键零部件开发、生产等技术的基础上，开始将研发触角深入到更加细致的电池隔离膜领域。早在去年8月份，奇瑞汽车旗下的芜湖奇瑞科技有限公司就正式宣布，与明基友达集团旗下的明基材料签署协议，成立达尼特材料科技(芜湖)有限公司，双方将合作研发、生产应用于动力锂电池的隔离膜材料。

    前不久，长丰集团与美国迪美科技集团联手打造的丰源迪美汽车电子产业园在长沙经开区奠基，预计到2015年，该产业园将形成年产100万台(套)汽车电子产品生产能力，年销售收入可达50亿元。同时，长丰集团还新成立了丰源业翔晶科新能源股份有限公司，专业从事锂电池、超级电容器及动力电源系统的开发与生产。长丰集团总经理刘康林表示，长丰将以电动汽车为主攻方向，以动力电池为突破口。

    尽管如此，中国的动力电池乃至整个新能源汽车产业链的现状却不容乐观。中国机械工业联合会执行副会长、中国汽车工程学会理事长张小虞日前表示，当前中国新能源汽车动力电池存在两大亟需突破的瓶颈。

    首先是污染。随着我国经济的快速发展，近年来对铅酸电池的需求迅速增长，再加之这个行业的门槛也比较低，结果导致整个行业内企业数量猛增，但企业规模普遍过小，低水平重复建设大量存在。

    据中国电池工业协会的数据，目前我国有2000多家铅酸蓄电池企业，有生产许可证的企业约1800多家，产值在500万元以上的企业只有200多家，不到整体数量的10%，而产值在亿元以上的则更少。

    今年3月，环境保护部对11个重点省份31个重点地市的388家铅酸蓄电池企业进行督查。督查情况显示，铅酸蓄电池行业中除少数大型企业较为规范外，大多数中小企业存在建设项目违法问题多、污染治理设施运行不正常、危险废物处理处置不当、卫生防护距离不落实等问题。

    中国电器工业协会会长杨启明表示，铅酸蓄电池企业是三大铅污染源之一，这是不可回避的。要保持铅酸蓄电池工业的持续发展，重视铅污染的防治和再生铅的加工已经成为我国铅酸蓄电池业的当务之急；企业和行业之间必须加强自律，建立起有效的管理网络，以共同促进铅和铅酸蓄电池市场的健康有序快速发展。

    制约中国动力电池产业发展的另一瓶颈就是技术，尤其是核心技术。张小虞坦言，在电动汽车关键零部件当中，动力电池是技术门槛最高、也是利润最集中的部分。如果不能掌握动力电池的核心技术，中国新能源汽车注定将遭遇“天花板。

    据调查，我国动力电池在核心部件，以及高毛利率的原材料供应等方面，仍由外资企业占据优势。以动力锂电池为例，其中电解液在锂电池成本中的占比也只有10%左右，但是毛利率则超过40%，是锂电池产业链中盈利能力较强的环节之一。

    而电解液的主要原料现为关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。同时，正极材料的毛利率约为25%-30%，不过由于其资源门槛极高、产能高度集中，目前也被国外寡头垄断。对于毛利率高达70%的隔膜，国内80%以上的市场已经被美、日进口产品占领，国产隔膜只是在份额不高的中、低端市场被使用。 

    在技术上，我国磷酸铁锂发展本来与国际基本同步，但国内尚未诞生真正的领军企业，行业缺乏原始创新技术。目前，国际上在磷酸铁锂电池行业处于领先地位的企业主要有3家，分别是美国的高博（A123）公司和威能（Valence）公司以及加拿大的佛斯泰克（Phostech）公司。磷酸铁锂技术在国外被看作战略性技术，美国、加拿大等政府为此不惜以国家的力量参与技术壁垒的建立。

    在动力电池4大原料中，我国本土企业目前主要在负极材料方面具备了成熟的技术条件和“中国制造”的成本优势，不过，负极材料大多以石墨、固体碳粒为主，在电池总成本中的分量不高，并不是发展锂电池的限制性环节，其整体盈利能力也不强。除此之外，正极、电解液和隔膜等毛利率较高的原料，大多依赖进口。

    正因如此，业内人士指出，新能源汽车竞争的核心是技术，当前最迫切的是实现动力电池技术的突破。一旦突破了技术瓶颈，新能源汽车的价格成本也会随之降下来，只有这样，中国车企才可能在与欧美车企的竞争中凭借新能源汽车“弯道超车”！