《新动力汽车手艺年度追踪陈述（2021年）》是电动汽车财产手艺立异计谋同盟2021年性格手艺问题研讨功效，由同盟能源电池业余委员会研讨体例，是国表里车用能源电池手艺停顿及成长趋向的年度性追踪陈述。陈述主体框架包罗年度财产手艺综述、年度要点手艺停顿、年度热门案例剖析和年度专利剖析。

　　2021年环球能源电池累计装机量为296.8GWh（数据来历：韩国市集研讨机构SNE Resee）。2021国际新动力汽车销量约352.1万辆，同比增加157.5%，市集据有率晋升至13.4%，申明了新动力汽车市集已从策略启动转向市集拉动。我国能源电池累计产量为219.7GWh，同比增加163.4%；我国能源电池累计销量达186.0GWh，同比增加182.3%；我国能源电池累计装机量154.5GWh，同比增加142.8%（如图1所示）。我国能源电池装机量约占环球的52%。

　　图1 2021年国际能源电池装机量（数据来历：华夏汽车能源电池财产立异同盟）

　　2021年国际电池企业装机量及市集份额如图2所示。2021年整年，我国新动力汽车市集总计58家能源电池企业完成装裹配套，较客岁同期削减13家，排名前3家、前5家、前10家能源电池企业能源电池装机量划分为114.6GWh、128.9GWh和142.5GWh，占总装机量比画分为74.2%、83.4%和92.3%。宁德期间以52%的国际市集据有率位居第一；比亚迪16%的据有率居于第二；划分排第3、第4、第五的是中立异航、国轩高科和LG新动力。

　　图2 2021年国际电池企业装机量及市集份额（数据来历：华夏汽车能源电池财产立异同盟）02

　　磷酸锰铁锂质料方面，表面容量与磷酸铁锂沟通，为170mAh/g，然则它相比较Li+/Li的电极电势为4.1V，远高于磷酸铁锂的3.4V，且位于无机电解液系统的不变电化学窗口，4.1V的高电位使得磷酸锰铁锂拥有潜伏的高。LMFP零丁利用，质料做成极片压实密度可到2.3⑵.5g/cm3，0.2C放电比容量可到140mAh/g以上，0.2C放电中值电压可到3.75V，质料相比较磷酸铁锂拥有较高的能量密度，相比较三元质料拥有较优的平安机能。

　　三元质料方面，在过来一年中，完成了第一代高镍NCM产物（Ni83）和第二代高镍NCM产物（Ni90）的大范围量产，今朝在国际领先完成了Ni92~96的超高镍三元质料的手艺冲破，帮忙多家电芯客户完成300~350Wh/kg以上高能量密度电芯名目的开辟。图3是高镍质料一到三代的演化进程。

　　富锂质料方面，鉴于离子互换妄图了硫化的富锂质料（S-LLOs），拥有307.8mAh/g的高放电容量，200次轮回后的容量连结率高达91.5%，同时拥有杰出的电压连结率，倍率机能和热不变性。经过在富锂质料外表堆积La，在块体质料外表内涵发展严密联合的钙钛矿LaMnO3涂层，这类妄图构造也许有用地按捺阴离子氧化复原活性，延缓弗成逆和无害相在轮回过程当中改变，不变晶格构造，进步质料的团体导电性，能给出291.7mAh/g的可逆比容量。经过在富锂材猜中两重搀杂Na+和F，增添Li+/Ni2+混排和Li2MnO3相含量，制备的质料在0.2C下比容量达296mAh/g。

　　镍锰两元层状质料方面，已告竣大范围量产。图4对照差别Ni含量的无钴正极质料的容量、轮回、热不变性。从理化机能各名目标看，质料机能均到达行业当先程度。电池经尝试，其机能以下：0.1C放电比容量194mAh/g，电压比三元高，倍率机能和三元正极质料十分，轮回机能优良（97%），DSC温度高（230℃）。

　　隔阂方面，行业已开辟了鉴于超高份子量PE质料的高强度薄型基膜，今朝能不变量产4μm和5μm的基膜。同时开辟了耐低温（150℃及以上）超薄金属氧化物涂层隔阂和无机树脂涂层隔阂。

　　电解质方面，在氧化物固体电解质范畴构成了NASICON型Lnucleotide质料和Gargain型LLZO（锂镧锆氧）质料两大产物系统，在2021年停止新式固体电解质质料根底研讨、Lnucleotide及LLZO机能晋升和批量工程手艺开辟，牢固与增强公司的焦点手艺，储蓄拥有前瞻性的新产物和新手艺，推动固体电解质质料的财产化。在硫化物固体电解质范畴，在履历了尝试室克级-百克级成长以后，完成了千克级制备的硫化物常温电解质，所得质料无杂相，颗粒尺寸在3μm摆布，离子电导率不变在5.88mS/cm，电子电导率4.75×10⑽S/cm，完整满意硫化物全常温电池的利用。在卤素固体电解质范畴，不但卤化物电解质质料如Li3InCl6，别的代表性的金属氧化物电解质包罗Li6PS5Cl、LLZTO都被胜利地制竟成***的自支持（8*6cm2），其厚度可低至15⑵0微米，鉴于高面庞量电极（NMC811，3mAh/cm2）和LLZTO膜开辟的适用型常温软包电池能量密度高达280Wh/kg，轮回250次后容量连结率高达94.4%。在围拢物及复合常温电解质范畴，在复合电解质制备的根底上，开辟了卷对卷制备复合电解质的新手艺，可完成低张力的、厚度小于20μm、幅广大于500妹妹的复合常温电解质涂层卷对卷延续出产，年产能可达1000万平米，在常温电解质膜财产化方面，开辟了鉴于原位围拢的界面精确调控手艺和卷对卷式制备手艺，可完成鉴于氧化物固体电解质的柔性常温电解质复合膜的延续制备。

　　电解液功效推广剂方面，当今常见的功效推广剂包罗碳酸亚乙烯酯（VC）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）及氟代碳酸乙烯酯（FEC）等，但同时统筹低阻抗及高暖和平安机能的推广剂较少，且部门推广剂的专利封闭难以冲破。整体上，开辟冲破专利壁垒、低阻抗统筹低温、高平安机能的推广剂，满意对应电解液闪点至40℃以上，焚烧工夫>

　　10s，电池在*0℃⑻0℃不变事情，电化学窗口>

　　5.0V（vs.Li/Li+）的利用处景是将来功效推广剂的关头手艺标的目的。

　　预锂化手艺方面，可分为负极预锂化和正极预锂化两种手艺线路。今朝国际头部电芯企业环绕金属锂负极预锂化工艺和装备均有豪爽研发和专利结构。已有头部企业发布利用“掺硅补锂”手艺的高端能源电池产物。正极预锂化是经过在锂离子电池正极中推广补锂质料，电池充电过程当中补锂质料弗成逆合成开释活性锂到达电池预锂化结果。正极预锂化手艺的焦点是正极加锂质料，今朝研讨开辟的有二元含锂化合物、三元含锂化合物和无机含锂化合物。今朝相对于老练的正极预锂化质料包罗镍酸锂Li2NiO2补锂质料，其表面充电容量512mAh/g，现实充电容量~400mAh/g，放电比容量~100mAh/g，有用加锂容量~300mAh/g。

　　高比能固液夹杂电池方面，夹杂固液电池无望兼容液态锂电池的部门质料、大部分装备和工艺，概括均衡平安性、能量密度、功率密度、轮回寿命、崎岖温性等机能，领先完成贸易化，慢慢晋升液态锂电池的机能。触及的首要焦点手艺包罗复合金属锂手艺、原位常温化手艺、常温电解质和离子导电膜手艺。概括以上手艺的夹杂固液软包锂离子电池，很好地联合了液态和常温的超过对方的有利形势，统筹高能量密度、高功率、高平安特征，分量能量密度达360Wh/kg，体积能量密度达770Wh/L，常温1C充放电轮回600次容量连结率到达80%，平安性较古代液态锂离子电池能到很大改良。

　　镍锰两元层状质料电池方面，经过阳离子搀杂晋升构造不变性，改良平安性和轮回寿命；开辟单晶化的正极质料，晋升质料的机器强度，晋升质料的轮回寿命；对质料停止纳米外表包覆，削减与电解液的副反映，晋升质料平安性和改良轮回寿命等，在电芯层面，采取高速迭片手艺下降内阻，开辟高平安电解液等手艺计划来改良电芯的平安性。韩国SDI、特斯拉、宁德期间、蜂巢动力等企业均努力于NMx无钴电池的开辟及财产化事情。

　　尖晶石镍锰酸锂方面，今朝质料可逆比容量到达135mAh/g（比能量634.5Wh/kg），高电压镍锰酸锂能源电池拥有高能量密度、宽事情温度规模、高平安性、最低锂当量等长处。

　　能源电池SOX静态高精度预算方面，提议了鉴于深度神经收集的电池SOC估量方式，完成了磷酸铁锂电池全SOC区间下SOC精确批改，最大偏差小于2.03%。

　　该团队立异性地从电池正负电极的角度成立了更周全的电池SOH评议系统，此中包罗正负极容量和初始SOC等电极老化参数，并鉴于此重构出完备的电池OCV弧线，完成了对差别电池单体、全寿命周期下充放电特征的精确描写。

　　全天气电池手艺方面，研发了一款平安、靠得住且高效的全天气锂离子能源电池及体系，并在内蒙古海拉尔牙克石实验场停止了面向冬奥情况实车尝试。此中，按照电池的典型、机能与形状，妄图了加热片的阻值和外形，联合绝缘手艺开辟出了温升速度为7℃/min的60Ah软包电池。

　　能源电池体系车云智能办理手艺方面，内短路和析锂是致使热失控的首要旅途，而且也许经过云霄检测停止相干热失控的预警。而今行业要点放在内短路检测激发的热失控下面，在线的析锂检测还缺少有用手腕。内短路是不是致使热失控须要更多的判定身分，并依靠于云霄建立的纷乱模子停止更加精确的展望。

　　今朝，钠离子电池遭到研讨者普遍存眷的正极质料首要包罗层状氧化物、地道型氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子型化合物，其晶体构造示妄念与特性见下表1。

　　高速迭片建立手艺方面，迭片工艺具有打仗界面平均、内阻低、能量密度高、高倍率特征好、极片收缩变形平均等概括特性，已成为将来电池构造的主要趋向。迭片工艺的电池边角处空间使用率更高，能量密度可进步5%以上；全人命周期更低变形和收缩，轮回寿命晋升10%以上。边沿构造更简略，构造顺应性更好，电池平安性更高。今朝国表里首要采取迭片建立工艺的公司有LG新动力、比亚迪、中立异航、SK on、孚能等，以宁德期间、松下为代表的电池企业首要采取卷绕建立工艺手艺，也在停止相干的迭片建立手艺结构。

　　全极耳大圆柱建立手艺方面，将电芯极片与集流盘经过激光手艺停止毗连，使极片与盖板之间过电流才能不低于极片自己。其工艺特征：极片揉平构成密实体，改良焊接特征；电芯极片与集流盘的焊接可“定制化”妄图导电面积与电流散布；全极耳有软/硬多种毗连体例。

　　电池体系热分散尝试评价手艺方面，为了进一步晋升热失控的触发几率、同时削减引入能量，行业内停止主动摸索的热失控触发方式，包罗自加热、电池外部加热等。此中自加热是指被触发电池本质为加热片供电，从而消弭内部能量的浸染。电池外部加热是指将电加热片置于电池外部的极片或卷绕之间，从而削减热量转达工夫，一样起到削减内部热量引入，到达进步热失控触发几率的目标。

　　全人命周期平安性评价手艺方面，一方面是采取本征热不变性尝试，鉴于特点温度、反合时长、原料损坏、能量开释率等方面量化评议能源电池平安程度的演变纪律。另一种测评方式则是摹拟电池的现实生效场景，比方挤压、泡水、内部短路和自觉的外部短路等。

　　鉴于数据的电池体系平安性预警手艺方面，行业内增强了对小几率高危场景下的算法监控，避免在车辆保有质变大后这种事务激发主要的平安变乱。行业首要展开了鉴于运转数据的预警手艺、鉴于图象检测的预警手艺和对极度气候场景下的非常监控手艺的研讨，并利用于现实，为用户做好全天候平安监控事情。

　　梯次使用手艺方面，行业外部分企业经过在梯次使用方面的手艺的不停参加研发完成了服役能源电池在线数据评价和梯次模子评价手艺。服役能源电池在线评价也许大大下降电池前期梯次使用挑选本钱，经过对服役能源的在线评价也许将服役能源电池依照其机能划分利用到符合的梯次使用处景。能源电池在线评价首要经过现有大数据停止机能评价，此中包罗电池的盈余容量评价、分歧性评价和真正续航环境等评价。而且参照车辆汗青的使动情况，停止帮助判定电池的消耗环境。从电池根本音讯、机能环境和利用音讯三个维度来停止评价，确认服役能源电池机能及参数状态。

　　复活使用手艺方面，今朝服役能源电池的产业回出工艺凡是采取火法收受接管或湿法收受接管手艺分手所含金属，而鉴于湿法收受接管的根底长进行手艺立异和进级，开辟出高效、低碳、绿色的定向轮回手艺，构成新式怪异的“电池-废电池-电池质料-电池”复活使用线路，在全部过程当中镍、钴、锰金属概括收受接管率可达99.3%，高于湿法收受接管98%的金属收受接管率，和比火法收受接管拥有更优经济和情况效力，如图11所示。

　　2021年11月8日，安徽盟革新动力科技局限公司与合肥经开区正式签约驱动锂金属电池研发建立基地名目，盟维科技锂金属电池完成从手艺冲破到产物托付的变化，加入范围化量产阶段。锂是天然界最轻质的金属元素，锂金属电池是而今电池行业立异冲破性手艺的主要成长标的目的。盟维科技针对电动航空现实利用须要开辟metaRY®系列锂金属电池，采取纯金属锂带算作负极替换今朝锂离子电池遍及利用的石墨质料，正极采取高镍三元质料，容量规模10~50Ah，原料能量密度350~550Wh/kg，最大放电倍率10C，轮回寿命冲破400圈（80%容量连结率）。

　　北京理工大学孙逢春院士团队发了然一种内阻-外膜双源能源电池自加热新构型，使用电池停止性大电流自放电引发电极反映迅疾产热，进一步提议了思索温升速度、容量衰减和耗电量的加热调控战略，完成从零下40℃加热至0℃以上可调加热速度5℃/min~26℃/min，霸占了能源电池高温情况顺应性差的困难。

　　清华大学欧阳明高院士团队提议了一种鉴于车载机电且与现有电路兼容的加热方式，并也许完成对电池迅疾加热的启动电路，其道理如图13所示。电池分为两个模组，划分与逆变器邻接接，使用机电来完成电池模组之间的电能传输。在职何频次之下，也许光鲜进步电池加热的脉冲电流，使电池温升速度到达8.6℃/min。

　　在夹杂固液电池范畴，行业内生计浙江锋锂、卫蓝新动力、姑苏清陶、台湾辉能等多个企业，均完成了程度的手艺冲破和财产化。2022年1月22日，首批搭载赣锋锂业常温电池的50辆春风E70新动力汽车正式告竣托付，常温电池的贸易化旅途愈发了了。赣锋锂业在常温电池范畴颠末多年的研讨开辟，研制出的第一代夹杂固液电解质电池产物已经过多项第三方平安尝试和多家客户送样尝试，能量密度达235Wh/kg～280Wh/kg；第二代常温电池产物（鉴于高镍三元正极、含金属锂负极质料），今朝能量密度跨越350Wh/kg，轮回寿命靠近400次。

　　宁德期间开辟的第一代钠离子电池具有高能量密度、高倍率充电、优良的热不变性、杰出的高温机能与高集劳绩力等超过对方的有利形势。宁德期间多年来深耕钠离子化学系统质料的研发：在正极质料方面，采取了克容量较高的普鲁士白质料，立异性地对质料体相构造停止电荷重排，办理了普鲁士白在轮回过程当中容量迅疾衰减这一焦点困难；在负极质料方面，宁德期间开辟了拥有怪异孔隙构造的硬碳质料，其拥有克容量高、易脱嵌、优轮回的特征。

　　华为三电云办事于2020年正式对外发布，旨在联合华为电池范畴和ICT范畴的焦点手艺，办理新动力汽车的电池平安与寿命办理题目。三电云办事鉴于车辆VHR（Vehicle Hinews Recloth）海量云霄大数据，在云霄鉴于电池的温度、电压、内阻等数据联合大数据野生智能停止剖析乐鱼，对电池非常、电池自燃等停止、预警，完成能源电池自动平安。鉴于华为VHR数据办事底座，华为三电云办事建立了能源电池热失控预警、电池挫折检测、电池安康度SOH评价、电池盈余寿命RUL展望等利用，为新动力汽车保驾护航。