美國電動汽車生產(chǎn)公司TSLA公布第一季度財(cái)報(bào)稱，公司成立10來年首次實(shí)現(xiàn)了季度贏利。但就整體低迷的電動汽車產(chǎn)業(yè)而言，TSLA只是近年來少有的亮麗風(fēng)景，動力鋰電仍是發(fā)展電動汽車的最大困擾。那么，動力鋰電從提出到實(shí)踐、再到產(chǎn)業(yè)化已超過20年時間，到目前為何還是"動力不足"?其根源在哪里?深入分析這些問題，有關(guān)促進(jìn)我國動力鋰電產(chǎn)業(yè)以及電動汽車產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展具有重要意義。

動力鋰電是制約電動汽車發(fā)展的核心因素

電動汽車?yán)m(xù)航里程已由當(dāng)初的不到100公里上升至當(dāng)前主流的300公里。

盡管世界各國都高度重視電動汽車產(chǎn)業(yè)，并以稅收優(yōu)惠、購車補(bǔ)貼、貸款支持等政策大力扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，消費(fèi)市場對此卻反應(yīng)冷淡。到目前為止，還沒有一個國家的電動汽車保有量能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。以美國為例，2012年，電動汽車銷量約5.3萬輛，和2011年的1.75萬輛相比增速迅猛，但和美國汽車市場高達(dá)1449萬輛的總銷量相比，電動汽車占比還不到0.5%。2013年電動汽車保有量將突破10萬輛，但和2015年100萬輛的目標(biāo)相距還很遙遠(yuǎn)。消費(fèi)市場的疲軟直接導(dǎo)致了電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。影響電動汽車銷售的三大重要因素全都和作為動力來源的動力鋰電相關(guān)。

(一)續(xù)航里程短限制了電動汽車的推廣范圍

隨著技術(shù)的不斷成熟，動力鋰電的性能不斷提升。以動力鋰電作為動力源的電動汽車?yán)m(xù)航里程已由當(dāng)初的不到100公里上升至當(dāng)前主流的300公里左右，個別車型的續(xù)航里程突破了400公里。但和當(dāng)前燃油汽車的主流行駛里程500公里相比還有一定差距。另外，電動汽車?yán)m(xù)航里程的新增，除技術(shù)進(jìn)步之外，還有一個不可忽視的因素就是動力鋰電的數(shù)量新增。在延長續(xù)航里程的同時，也附加了不菲的代價：一是電動汽車整車重量大幅增重;二是電動汽車成本新增;三是電動汽車安全性降低。

(二)充電速度慢制約了電動汽車的便捷使用

行駛里程短可以通過大范圍、密集的充電設(shè)施予以解決，但動力鋰電充電較慢是電動汽車發(fā)展更大的制約。在正常速度下，電動汽車的動力鋰電完全充滿要4～8小時。假如加快速度，可以在1～2小時內(nèi)充滿，但會影響動力鋰電的性能及壽命。有實(shí)驗(yàn)證明，假如一直采用快速充電，動力鋰電的壽命會驟減至原來的1/3，且電池性能會顯著下降，安全事故發(fā)生概率也將大大新增。燃油汽車則不存在這些問題，加油時間不超過5分鐘，安全性和穩(wěn)定性都能得到保證。

(三)安全事故頻發(fā)極大影響了消費(fèi)者的購買熱情

自鋰電池誕生以來，安全問題就一直困擾消費(fèi)者。從手機(jī)、筆記本，到如今的電動汽車，安全事故不斷發(fā)生。自2010年以來，電動汽車因動力鋰電造成的起火事件時有發(fā)生。除了日產(chǎn)和TSLA的電動汽車還未有起火報(bào)道外，我國的眾泰和比亞迪、美國的通用和菲斯克的電動汽車均有自燃或起火事件發(fā)生。僅美國菲斯克汽車公司因動力鋰電缺陷召回的汽車就超過2500輛。安全事故頻頻發(fā)生，極大影響了消費(fèi)者對購買電動汽車的熱情，也成為影響以鋰電為動力的電動汽車市場發(fā)展的最大阻礙。在動力鋰電安全問題未能得到妥善解決的前提下，電動汽車想要大規(guī)模普及無疑是相當(dāng)困難的。而且，如何保證各廠商動力鋰電的型號一致、性能一致且不存在安全隱患，也是我國發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵所在。

此外，動力鋰電價格過高已成為制約電動汽車市場發(fā)展的重要因素之一。和同類型、同檔次的燃油動力汽車相比，電動汽車的價格一般是燃油汽車的兩倍以上。

正極材料性能不足致電動汽車"動力不足"

有關(guān)只有幾個或者幾十個單體鋰電池的成組，電池管理技術(shù)已經(jīng)較為成熟。

為了應(yīng)對能源危機(jī)、推動電動汽車發(fā)展，世界各國紛紛投入大量資金用于動力鋰電的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2009年以來美國能源部投入超過20億美元支持以鋰電池為主的先進(jìn)動力鋰電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。日本在2011年前已投入超過400億日元用于先進(jìn)電池技術(shù)研究。我國的"863"計(jì)劃也有電動汽車重大專項(xiàng)，投入資金超過10億元。這僅僅是政府研發(fā)投入，還不包括公司的研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)投資。投入不可謂不大，但動力鋰電的發(fā)展卻不盡如人意。直到2012年年底，動力鋰電占整個鋰電池市場份額尚不足3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。影響動力鋰電發(fā)展"動力不足"的因素不少，但目前重要體現(xiàn)在以下3方面：

(一)正極材料成為動力鋰電發(fā)展瓶頸

根據(jù)美國先進(jìn)蓄電池協(xié)會(USABC)2005年公布的電動汽車動力鋰電池性能指標(biāo)，比能量要達(dá)到200Wh/kg，比功率要達(dá)到400W/kg，循環(huán)壽命要超過1000次，價格低于100美元/kWh。而當(dāng)前動力鋰電的比功率已經(jīng)超過400W/kg，循環(huán)壽命也基本超過1000次，但比能量在180Wh/kg以下，價格還在300美元/kWh以上。影響動力鋰電池關(guān)鍵指標(biāo)無法達(dá)到要求的關(guān)鍵在于正極材料。一是當(dāng)前幾種常用的正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料的實(shí)際比能量均低于180Wh/kg。二是正極材料的價格較高，在鋰電池的成本構(gòu)成中，正極材料占比高達(dá)30%～40%，這也使得動力鋰電的價格居高不下。三是正極材料本身特性決定了鋰電池充電時間不能過快，否則就容易造成正極材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電池性能急劇下降。

(二)電池管理技術(shù)有待進(jìn)一步提高

單體鋰電池的容量都不大，不能滿足動力需求，往往將多個單體鋰電池通過串并聯(lián)方式成組，這就涉及到電池管理技術(shù)。經(jīng)過多年的發(fā)展，有關(guān)只有幾個或者幾十個單體鋰電池的成組，電池管理技術(shù)已經(jīng)較為成熟。然而電動汽車用動力鋰電通常單體電池?cái)?shù)量超過1000個，比如TSLA汽車的鋰離子動力鋰電池采用的單體電池?cái)?shù)量超過了6000個。如此龐大的數(shù)量給電池管理技術(shù)帶來了極大的挑戰(zhàn)，也給動力鋰電池組安全乃至電動汽車安全埋下隱患。

(三)產(chǎn)品安全存在結(jié)構(gòu)性缺陷

就當(dāng)下占據(jù)主流的鋰電池而言，其結(jié)構(gòu)重要包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。電解液的重要成分為有機(jī)溶劑和電解質(zhì)(鋰鹽)，其中現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的有機(jī)溶劑為碳酸酯系列(包括環(huán)狀碳酸酯如EC、PC和鏈狀碳酸酯如DMC、MC)，而這些都屬于易燃物。在鋰電池受到劇烈沖擊或者電池溫度過高時，電解液極易燃燒，很可能造成電池起火以及更為嚴(yán)重的安全事故。

另外，在鋰電池生產(chǎn)過程中，盡管自動化程度較高，但人工處理環(huán)節(jié)仍然不少，這一點(diǎn)在我國鋰電池生產(chǎn)公司中更為顯著。這些人工環(huán)節(jié)雖然不會給單體鋰電池帶來安全隱患，但在一定程度上會造成單體鋰電池出現(xiàn)不一致，從而給電池管理帶來不確定性，新增電池管理難度，成為動力鋰電的安全隱患。