中國經過“十五”和“十一五”兩個五年的全面探索,“十二五”在純電驅動和常規混合動力兩者中選擇了以純電驅動為發展新能源汽車戰略突破口,純電動(BEV)是我國的戰略發展方向。BEV的重要參數之一是電池包的比能量Wh/kg,這里借助《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(簡稱NEV目錄)分析一下目前中國市場上BEV乘用車的電池包比能量的整體水平。截止9月28日,工信部一共發布了九批新能源汽車(NEV)目錄,車型涵蓋了各式各樣的車型。這里把其中的純電動BEV乘用車(passenger vehicle,PV)電池包(batterypack)能量數據整理出來做一下分析。
下圖是每批NEV目錄中對應PV-BEV的電池包比能量(Wh/kg)數據(這里面絕大多數都是NMC材料,少量是LFP材料和LMO材料,這里不區分材料,僅看最終的電池包數據)。從圖中可以看到,所有第1-9批目錄中的BEV乘用車PV的電池包比能量都>90Wh/kg。從數據點分布疏密粗略地看,介于90-100Wh/kg的數量在后面幾批目錄中逐漸減少,而分布在100-110Wh/kg和120-130Wh/kg的數量明顯居多。≥140Wh/kg的數據已經在圖中標示出來,這部分占比目前還不高。而最高的比能量已經達到了152Wh/kg水平。
下表具體分析了每個目錄批次中,不同比能量范圍的占比(紅色數字占比最高,綠色其次)。從1-2、4、9批的數據來看,電池包能量<110Wh/kg的占比最高,但除了1-2批占比接近或大于70%,第4、9批在<110Wh/kg這一范圍的占比已經下滑到50%左右,下滑的比例被分攤到更高的比能量范圍中,從側面說明3-9批電池包比能量數據有了明顯提高。第3批占比最高的是在120-30Wh/kg,這個范圍的占比在后面的第5、6、7批目錄中同樣保持最高。第8批占比最高的比能量已經上升到130-140Wh/kg。值得注意的是,除了第2、4批之外,其他批次都出現了比能量介于140-150Wh/kg之間的電池包。特別是第5、8批目錄,出現了比能量在150-160Wh/kg之間的電池包,這也是目前比較高的電池包比能量數據了。從整體數據來看,>120Wh/kg今后可能會成為下一階段BEV電池包的目標、并逐漸成為常態,這樣才能更好的支撐>300km長續駛里程的BEV乘用車市場。
下面例舉國外市場上的幾款BEV乘用車電池包的比能量數據,做一下對比。除了可以在網絡上直接查到的公開數據之外,以下數據作了其中,Tesla Model S 85D,據外國玩家的BMS破解發現,ModelS 85D實際能量可能并不是85kWh,而是81kWh,這樣計算的話比能量為~149Wh/kg。BMW i3的33kWh版本,重量信息不明確,有德國媒體報道大約增加50kg,以這個計算比能量為~118Wh/kg。大眾2015 e-Golf電芯從25Ah升級到36Ah之后,大約從24.2kWh增加到34.9kWh,比能量大約在100Wh/kg左右(這里沒有精確的重量數據,做了個估算)。NISSAN LEAF的30kWh版本,媒體報道重量大約增加21kg,則比能量為~96Wh/kg。這里除了Tesla和GM的電池包比能量數據較高之外,其他幾家OEM的這個數據并不突出。
對比上述數據可以看到,在電池包比能量這個單指標上,中國的數據整體水平并不差,各個比能量范圍都覆蓋到了,有些還好于國外的數據(這里單論比能量這個指標,并不是說中國的電池包水平就比國外高或低,電池系統的設計遠不止這一個參數,以后可以逐一討論電池包設計涉及的方方面面)。
今年早些時候,國家四部委印發的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提到:“到2020年。。。系統比能量力爭達到260Wh/kg。。。”。雖然不清楚這個260Wh/kg制定的背景和數據支撐在哪里,但是就從目前的市場數據來看,還有3年的時間到2020,雖然可以寄希望于采用>300Wh/kg的cell來支撐這個目標,但是要在2020年真正實現量產車型上的260Wh/kg還是具有相當大的挑戰性,可能需要一些新的思路來設計電池系統了(有些概念已經被逐步提出來了,我之前在其他網絡媒體平臺上曾經討論過,這里暫且不述)。