解析：影响动力锂电池使用寿命的因素
来源：宝鄂实业
2019-03-18 13:44
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动力电池在搁置不使用的条件下，会由于电池本身的性质发生自放电、正负极材料钝化、电解液分解等情况。有实验结果表明负极SEI性能不稳定会导致负极活性材料快速衰退，并
容易产生锂金属析出，而形成稳定SEI膜的锂电池可以在高温条件下储存超过4年，同时不同的电解液组份对电极材料的衰退影响程度不同。
单体的不一致性对动力电池组的影响
电池单体的不一致性主要是在制造过程中产生，由于工艺水平使电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在微小差别。这种电池内部结构上的不一致性就会使同一批次出厂的同一型号电池的电压、容量、内阻等不可能完全一致。单体电池的不一致性对动力电池组使用寿命的影响分为电压的不一致性、容量的不一致性以及内阻的不一致性。
在单体电池成组的过程中，如果电压的不一致性较大，会造成低压电池与正常电池一起使用时成为电池组的负载。因为当并联的两节电池中存在低压电池，那么会发生互充电现象，其他电池将会给该电池充电。这种连接方式会使得低压电池的容量小幅度增加而高压电池容量大幅度减少，能量损耗在互充电上达不到理想的对外输出。
初始容量不一致在电池成组前经过筛选已经大大减小，在使用过程尽管可以通过电池单体单独充电方式来平衡单体电池初始容量的不同。但电动汽车的连续充放电循环过程使得这种不一致性在某种程度上会放大，容量随循环的衰减速度不同，随着电池循环次数的增加，容量的差异就会越来越大。这样会使得单体电池的容量加剧衰减带动整个电池组的容量衰减。
内阻的不一致性使得单体电池在电池组内的电压电流分配不均，局部出现过压充电或欠压放电。内阻的不一致性还会使单体电池在放电过程中热量的损失不等，内阻越大则温度升高的速度越快，有可能最终造成热失控。
电压、容量、内阻等各类不一致性导致电池单体寿命与电池组寿命出现差异，主要表现在温度差异、充放电倍率差异、放电深度差异和可用容量差异上。比如放电深度的差异，由于电池单体初始容量的差异，大部分电池还处于浅放电的状况下，低容量的电池单体已经深度放电。
影响动力电池组寿命的因素较多且相互作用，致使电池组性能容易出现比较严重的衰退，尤其在高温低温或过充放电这类条件下并缺乏有效的管理和控制时，电池组的性能将进一步衰退。另外，大量单体电池的串联与并联使得容量和性能较差的某个单体限制了整个电池组的性能，进而限制了电池组的充分使用。
近三年，随着国家对新能源产业的扶持，推动了我国动力锂电池迅速发展。根据国家统计局数据显示，2018年国内新能源汽车销量为125.6万辆，同比增长61.7%。其中，2018年纯电动车的销量将近98万辆。新能源汽车销量逐年增长，对于动力锂电池的需求量也在不断扩张。在国家政策的驱动下，新能源汽车有着广阔的发展前景，而作为核心部件的动力锂电池必将迎来发展的大好良机。
下游需求的扩张利好，我国动力锂电池总装机量增长，根据OFweek统计数据显示，2018年我国动力锂电池总装机量达到56.37GWh。
细分新能源汽车具体类型的动力锂电池装机量情况来看，纯电动乘用车是目前拉动动力锂电池需求的主要引擎，2018年纯电动乘用车动力锂电池装机量达到30.66GWh，同比增长135.4%，占动力锂电池装机量整体比的53.3%；而混合动力客车受补贴政策影响，2018年装机量同比减少57.5%。随着新能源汽车市场化程度提升，消费者对电动车的认可度不断提高，我国动力锂电池装机量发展良好。
行业洗牌格局激烈，进一步向龙头企业集中
2018年6月开始实行的《关于调整完善新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》通过补贴措施表明了对新能源汽车电池能量密度的更高要求，低端锂电产能过剩逐步被淘汰。目前，我国动力锂电池市场的集中度已非常高，2018年我国动力锂电池前十名企业的装机量达到整体的83.16%，而前二十名更是高达92.1%，这意味着排名在二十名后的动力锂电池企业实际上已被边缘化，行业洗牌格局剧烈，产业链公司迎来一场“大浪淘沙”的筛选。
从2018年我国动力锂电池行业装机量企业结构来看，宁德时代（300750）占了41.21%，装机量达到23.23GWh，同比增长133%；排在第二的是比亚迪（002594），占了20.33%，装机量达到11.46GWh，同比增长109%；第三名是国轩高科（002074），占5.32%，装机量为2.99GWh。我国动力锂电池行业高端产品之间的竞争主要集中在国内仅有的几家企业与国外企业之间，属于垄断竞争格局。随着我国政策对动力锂电池产品提出更高的要求，市场份额将进一步向头部企业集中。
受新能源补贴政策影响，技术要求逐步提升
动力锂电池可按电解质材料、电池外形、外包材料、正/负极材料以及性能用途进行划分，其中目前最主要的是以正极材料作为划分动力锂电池产品的依据，因为正极材料是电池中锂离子之源，其性能直接关系到电池性能，是锂电能量密度的基础，是动力锂电池中最关键的功能材料。动力锂电池按正极材料分类，主要有三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂这四种，对应的负极材料一般都是石墨。
2018年，我国动力锂电池装机量按正极材料分类，三元锂电池的装机量占比最高，达59%，首次超越磷酸铁锂电池，在总装机量中占比超过一半；其次是磷酸铁锂电池，占比为38%；而锰酸锂和钛酸锂电池二者合计3%。
细分新能源汽车具体类型的动力锂电池装机量情况来看，2018年我国新能源乘用车的装机电池中，三元锂电池占新能源乘用车动力锂电池装机量的90.42%，而磷酸铁锂电池占9.54%，锰酸锂电池和钛酸锂电池几乎没有占据份额；但在新能源客车的装机电池中，磷酸铁锂占新能源客车动力锂电池装机量高达93.25%，锰酸锂电池和钛酸锂电池分别占3.99%和2.76%，三元锂电池则为0，则是因为我国政府长期以来对三元锂电池装机新能源客车的限制，虽然目前目前我国政府已取消了这种限制，但在实践中出于安全考虑，国内所有的客车仍未敢使用三元锂电池。而在专用车的装机电池中，主要为三元锂电池和磷酸铁锂电池平分。
三元锂电池的发展势头之所以如此迅猛，背后靠的是国家对新能源汽车补贴政策的不断调整变更的因素。对比2017年新能源汽车补贴政策，2018年补贴在乘用车方面不仅重新划分了续驶里程区间，还对动力电池的能量密度通过系数变化和调档的方式提出更高的要求，对于百公里电耗量系数也分档进行划分，同时，电池能量密度系数可以与百公里电耗系数叠加。
磷酸铁锂电池曾是中国新能源汽车市场上的主流，虽然其充放寿命长，但电池系统的能量密度只在100Wh/kg左右，而三元锂电池能量密度最高能达到330Wh/kg，随着消费者对电动汽车续航里程的需求不断提高，且具有电池能量密度优势的三元锂电池预计将进一步取代磷酸铁锂电池市场。
