1.2 動力電池系統發展趨勢

從總的發展來說，國家已經制定了《中國制造2025》，明確了新能源汽車發展的路線圖，也提出了2020年和2025年發展的目標，這里面2025年電動車要占整個汽車比重的20%左右，根據《中國制造2025》的要求，預期動力電池需求量，包括價格預期發展的趨勢。另外國家也制定了《節能與新能源汽車技術路線圖》，提出了未來15年發展目標，到2030年中國的新能源汽車逐漸成為主流產品、汽車產業初步實現電動化轉型，到2030年新能源汽車占汽車總體銷量比例要達到40%，按這個需求對動力電池的需求量可想而知是非常大的。其中有三份比較重要的文件，見表1.3，對動力電池及電池包的技術路線有很大的影響。

為了達到政府規劃的技術指標，充分滿足市場對于純電動汽車的需求，電池包技術必須在以下幾個方面取得明顯的進步。

1.系統集成效率的大幅提升

按照電池單體能量密度300W·h/kg和電池包能量密度260W·h/kg的目標來計算，電池包系統的集成效率要做到85%，而當前乘用車電池包的集成效率普遍在65%左右，這意味著集成效率需要大幅度提升，才能達成目標。

要提高電池包的集成效率，有兩個可行的途徑，一是優化電池包內部的結構設計，大幅度減少電池包內部的組件數量，將更多的組件和功能集成在模組和箱體上，從而減輕重量；另一個是采用輕量化的材料，如采用鋁型材或復合材料代替高強度鋼，采用塑膠件代替金屬件等，也可以減輕重量。

2.廣泛的溫度適應性

冬天可以在-20℃，甚至-30℃的低溫下工作，夏天可以經受50℃的地面高溫而不“趴窩”，同時還要承受3～4C的快充，這是電動汽車大范圍推廣的必要條件。要滿足這一要求，高換熱系數和快速熱交換的液冷/液熱系統將成為電池包的標配。

液冷/液熱系統的設計目標是在-30～50℃環境溫度和4 C 快充工況下，將電池單體的工作溫度控制在15～45℃、電池單體間的溫差控制在5℃以內。

綜合運用仿真分析和測試驗證等手段，達到液冷/液熱系統的最優化設計，才能做到-30～50℃的使用溫度范圍，以及大倍率和長壽命使用。

液冷/液熱系統的設計，必須與整車的冷卻循環系統相互匹配，必須與電池包的結構設計高度集成，必須達到極高的熱交換效率。

3.3～4C的快充將成為標配

想象一下，我們開著電動汽車出門，在充電站需要花費1h的時間進行充電，如果碰上充電排隊，可能需要花費2h，甚至更長的時間，沒有比這更糟糕的體驗了!家用慢充和充電站快充相結合，是電動汽車普及的關鍵因素之一，對于出租車、公交車、物流車等領域的營運車輛來說，快充的重要性甚至要大于續駛里程，因為充電的時間是無法載客或載貨的，充電時間越長，意味著運營效率越低，損失越大。

比較合理的快充要求是在15min內，充滿80%左右的電量，這要求電池包達到3C以上的充電能力，在電池單體的設計、電連接設計、熱設計、安全設計，以及BMS的能量管理方面，都要實現非常大的技術突破。

4.與車同壽命的電池包產品

因為電池包的成本很高，如果做不到與車同壽命，車輛的維護成本將非常高昂，用戶顯然不會愿意為這額外的成本買單。

以乘用車為例，如果是個人用戶購買，通常需要達到8年/12萬km的壽命要求，如果用于營運，壽命可能要達到5年/40萬km。

要達到如此嚴格的壽命要求，除了電池單體的循環壽命和日歷壽命要達到目標，還需要電子、電氣、機械組件也達到8年以上的使用壽命。除此之外，在電池單體的成組技術、系統的熱管理和能量管理，以及電池包的售后維護等方面，也都有非常高的要求。