动力电池的能量密度及成本是纯电动汽车持续发展的关键，随着技术的成熟发展，磷酸铁锂和三元锂离子电池因其各自优良的特性，在纯电动汽车领域得到了广泛的应用，但是由于能量密度和成本的限制，电动汽车的续航里程较传统车仍有较大差距。现阶段，电动汽车为获得较大的续航里程，纯电动汽车背负了大量的电池组，电池组的重量成为了制约续航里程发展的因素之一。

动力电池应用分析

动力电池是纯电动汽车的主要能量载体和动力来源，是纯电动汽车发展的关键技术之一。随着科技的发展，纯电动汽车用动力电池经历从铅酸电池、镍氢电池，发展到锂离子电池。锂离子电池具有比能量高、比功率高、自放电率低、无记忆效应以及环境友好等突出优点，成为目前产业化的重点，在纯电动汽车领域广泛应用。锂离子电池因正极材料不同，又可分为钴酸锂、镍钴锰、锰酸锂和磷酸铁锂等。根据Marklines平台车型统计，对国内纯电动在售及在研的82款车型（2017年的？）的动力电池类型及续航里程进行了统计分析。在这些车型中，共有59款在售车型，23款在研车型，除一款车型使用铅酸电池外，其余81款车型全都采用锂离子电池，其中31款车型未表明具体使用的锂离子电池类型。从图1中可以看出，三元锂离子电池和磷酸铁锂电池的应用比例占比较大；另外，根据乘联会数据统计，在乘用车领域的应用中，三元材料电池应用比例占据58%，磷酸铁锂电池占40%；车型动力电池应用统计及电池产量统计数据基本吻合，在乘用车领域，三元锂离子电池逐渐占据主流，磷酸铁锂市场市场逐渐缩减。在研车型中续航里程在200~300km区间内的占比为36.36%，大于300km的车型占比22.73%，都高于在售车型。从发展趋势看，纯电动汽车平均续航里程逐渐增加，向300km以上发展。

图1 纯电动乘用车用动力电池类型

纯电动汽车电池成本及续驶里分析

制约纯电动汽车发展的两大关键因素是动力电池及充电基础设施，这两个因素都与续航里程密切相关。从中国新能源汽车整体发展来看，纯电动主流车型的续航里程达到250km以上。自2010年大规模发展电动汽车以来，按照四年的间隔时间计算，国内电动汽车动力电池的能量密度基本上可以实现提高一倍，成本降低50%左右。如何平衡电池成本及纯电动续航里程，在未来的发展中具有重要的意义。

1.电池比能量及成本目标

根据《节能与新能源汽车技术路线图》规划，到2020年，纯电动用动力电池系统比能量达到250W h/kg，系统成本下降至1.0元/Wh；2025年，系统比能量达到280W h/kg，系统成本位0.9元/Wh；2030年，系统比能量达到350Wh/kg，系统成本为0.8元/Wh。

选取某热销纯电动车型为研究对象，根据2016年全球纯电动车型电池单体平均成本（1.3元/Wh），考虑电池管理系统和含功能元器件、线束、结构件等零部件的pack系统等成本，结合车型售价，假定其目前电池系统成本为8.5万元，展开情景分析。研究对象车型及其对应传统燃油车的具体参数如下表1所示。该电动车电池容量为48.3kWh，电池包质量达357kg，续航里程达320km，计算可得系统比能量为135.29Wh/kg，系统成本为1.76元/W h。

表1 研究对象车型参数

从图2中可以看出，该车型所用动力电池需要达到2020年目标时，系统比能量需要在此基础上增加84.79%，而成本需要再下降43.18%。若按照2010年以来国家动力电池的发展速度，基本可以达到目标值。2020年以后，对系统比能量及成本下降的相对降低，特别是对系统成本的要求，每五年下降0.1元/W h。

图2 系统比能量及成本总目标

2. 电池成本及续航里程情景分析

随着电池比能量的逐步提升，以及电池成本的下降，续航里程和电池成本及可靠性之间需要寻找一个相对平衡。因此在选取热销纯电动研究对象基础中，假设在三种不同的情形下考虑纯电动汽车续航里程及动力电池成本的关系。

（1）假设电池包质量不变，动力电池能量密度及系统成本达到规划目标，计算电池系统总成本及续航里程。如表2所示，在电池包质量保持不变时，到2030年，系统比能量及续航里程是2017年的2.58倍，但电池系统成本仅增加1.5万元。在电池可靠性及安全达到要求的前提下，纯电动汽车的续航里程理论上可达到828km，可媲美传统燃油车里程，但汽车总成本偏高。

表2 不同年份研究车型电池系统成本及续航里程

（2）假设续航里程与当前电池包质量成正比，动力电池能量密度及系统成本达到规划目标，计算不同年份时，纯电动续航里程分别为350km、400km及500km时，电池系统所需成本。

当纯电动续航里程达到300km以上时，基本可以满足大城市行使需求，电池系统成本如图3所示。

可以看到，到2020年，续航里程达到350km，电池系统成本下降至5.28万元，综合考虑燃油价格及电费价格，全生命周期内基本可达到与传统燃油车相同的性价比。到2030年，续航里程达到320km时，纯电动汽车电池系统成本可降低至3.86万元；500km时，电池系统成本为6.04万元，比现有320km续航里程的电池成本还低近2万元。随着时间的推移，增加续航里程所需的电池系统成本相对减小。

图3电池系统成本变化

表3 情景三下研究对象假设基础参数

由第一节中现状分析可得，由于电池能量密度的限制不能满足中大型车续航里程的需求，纯电动车小型化趋势明显，但是随着动力电池能量密度的提升，中大型车电动化的需求会逐渐提上日程。在情景三条件下，计算中大型车电动化的电池系统成本如图4所示。

图4电池系统成本变化

结论

在乘用车领域，三元锂离子电池逐渐占据主流，磷酸铁锂市场市场逐渐缩减。从发展趋势看，随着动力电池能量密度的提升和成本的下降，纯电动汽车平均续航里程逐渐增加，主流车型续航里程将向300km以上发展。随着时间的推移，增加续航里程所需的电池系统成本相对减小，综合考虑电池成本及续航里程的关系，未来高性价比的纯电动汽车将越来越多。