文/郭苑 方凱正 王培 朱成 孫興起，中國汽車技術研究中心有限公司 LG化學（中國）投資有限公司，《電源技術》
韓國的新能源汽車和動力電池產業(yè)起步早?規(guī)模集中，并且政府重視核心零部件體系開發(fā)，從2014年開始推行以發(fā)展電動汽車（EV?PHEV）?混合動力汽車（HEV）以及氫能汽車（FCV）為核心的綠色環(huán)保汽車計劃。截止2018年，共計生產環(huán)保汽車接近29萬臺。政府提出到2020年綠色環(huán)保汽車（xEV）保有量實現100萬輛的目標，到2030年，所售1/3新車將是電動汽車或者氫燃料電池汽車，并占據全球新能源汽車市場10%的份額。
本文通過分析韓國動力電池產業(yè)的技術發(fā)展情況以及龍頭企業(yè)的發(fā)展特征，研究韓國動力電池產業(yè)基于技術優(yōu)勢的“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，為我國動力電池產業(yè)技術提升及國際競爭力加強提供啟示和參考。
1 韓國動力電池技術路線圖和全固態(tài)電池研究計劃
1.1 動力電池技術路線圖
2018年韓國電池產業(yè)協(xié)會制定了動力電池路線圖以及四大關鍵材料路線圖，分別從2018年?2020年?2023年和2025年4個階段設定了電池單體?正負極材料?電解液及隔膜等相關技術目標，引導動力電池產業(yè)的發(fā)展。表1為韓國動力電池路線圖。
正極材料路線圖提出要開發(fā)能量密度高?穩(wěn)定性能好的正極材料，到2025年正極材料的比容量將達到220mAh/g。表2為韓國動力電池正極材料路線圖。
負極材料路線圖提出要開發(fā)硅碳負極材料以及金屬系負極材料，改善循環(huán)壽命，到2025年負極的體積比容量將達到740mAh/cm3。表3為韓國動力電池負極材料路線圖。
電解液路線圖提出要開發(fā)高電壓?穩(wěn)定性好的電解液材料，在氧化電壓?電導率方面設定目標，到2025年電解液的氧化電壓將達到4.8V。電導率δ（S/m），與電阻率ρ（Ω·m）呈倒數關系。表4為韓國動力電池電解液材料路線圖。
隔膜材料路線圖在隔膜的厚度和熱收縮率方面提出要求，到2025年隔膜的厚度將降低至14pm，熱收縮率降至5%。表5為韓國動力電池隔膜材料路線圖。
1.2 全固態(tài)電池研究計劃
韓國計劃在2025年實現全固態(tài)電池商業(yè)化的目標。目前，全固態(tài)電池技術開發(fā)主要聚焦在全固態(tài)電解液的支撐體系，包括高離子電導性全固態(tài)電解液開發(fā)?電極界面接合技術，提高聚合物系?復合系?氧化物系固態(tài)電解液的穩(wěn)定性技術，正負極與電解液界面電阻最小化的復合電極技術?10(-4)S/cm以上離子電導率的固態(tài)電解液技術等。
而全固態(tài)電池用正負極技術開發(fā)支撐體系則包括高電壓/高容量正極及高容量負極技術，1000mAh/g以上高容量正極材料或者高電壓（5V）正極材料技術，鋰金屬及合金系負極材料技術等。通過開發(fā)高容量的正負極電極，可以將電池的比能量提高到330Wh/kg（900Wh/L）以上。
2 韓國動力電池技術標準
不同于中國動力電池標準的執(zhí)行方式，韓國實行的是企業(yè)自我檢測制度。韓國動力電池相關標準共11個，除電動客車用電池標準以外，其他均參考國際相關標準制定，主要內容與中國相關標準類似，但不具有強制性，如表6所示。韓國動力電池企業(yè)在國家通用標準的基礎上又制定了多項企業(yè)內部的執(zhí)行標準，這些標準的嚴苛程度以及細化程度遠高于國家標準，企業(yè)投放市場的產品必須經過充分的試驗和驗證，這也為韓國動力電池企業(yè)的產品打開歐美汽車強國市場提供了有力的技術支撐。據統(tǒng)計，歐美排名前10的電動汽車生產廠家有9家都與韓國動力電池企業(yè)形成了合作關系。
3 韓國動力電池基于技術優(yōu)勢的“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略分析和啟示
由于韓國新能源汽車市場規(guī)模不大，本土動力電池企業(yè)主要深耕歐美高端車企市場，實行“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，例如LG化學公司與通用?大眾等企業(yè)深度合作，三星SDI深度合作BMW等企業(yè)，SK則與奔馳合作緊密。從產品性能來看，LG與SKI開發(fā)的長尺寸大容量電芯，能量密度高，能夠靈活匹配車型，適合乘用車的布置空間，受到國外車企的好評和青睞。
3.1 研發(fā)實力強，技術專利多
韓國動力電池龍頭企業(yè)深耕研發(fā)領域，技術人員占比高，專利數量多。根據萬象云網站的數據，截止2019年11月25日，LG化學在電池領域的專利檢索結果為17906項，三星SDI為22765項。其中，三星SDI在方形電池針刺安全保護裝置?過充安全保護裝置?安全功能層和泄壓裝置等方面均擁有核心專利。
2017年LG化學?三星SDI?SKI等韓國主要電池企業(yè)在鋰離子電池方面的研發(fā)投入分別為35億元?28億元?10億元（同年我國的寧德時代在研發(fā)上的投入為16.3億元）。
3.2 制造工藝先進，質量管控嚴格
LG化學采用可以實現電池內部死角空間最小化的新型層壓工藝，并采用在電芯邊緣灌膠的方式達到散熱的效果；不斷提高模組的空間利用率，通過減少組裝用的薄鋁板數量來提高模組的能量密度。與三星SDI的方形電池生產線自動化程度達到100%，并且應用先進的制造執(zhí)行系統(tǒng)，通過數以百計的測量檢查點進行檢查，實現分別跟蹤，在汽車整個使用周期嚴控動力電池質量。
3.3 產品技術目標設定清晰
LG化學主要以NCM622摻雜LMO+石墨的化學體系為主，正極材料將發(fā)展為NCM712體系，811體系目前用于圓柱電池。計劃于2020—2022年生產的電池單體比能量將達到300Wh/kg，體積能量密度將達到700Wh/L，可以滿足整車500km的續(xù)航里程需求。2023—2024年比能量將達330Wh/kg，可以滿足整車600km的續(xù)航里程需求。
三星SDI主要以NCM622+石墨的化學體系為主，也量產NCA+LMO的正極材料。公司將量產體積能量密度達到630Wh/L的3.5代產品，2021—2022年量產體積能量密度700Wh/L的第4代電池，2023年以后量產的第5代電池的體積比能量會達到800Wh/L。2015年三星SDI的全固態(tài)電池試制樣品已經可以達到300Wh/kg（采用硫化物類的固態(tài)電解質），而鋰金屬電池?鋰空氣電池主要處于實驗室開發(fā)階段。
2019年，SKI正極材料體系將NCM622升級為摻雜NCM811的體系，負極材料在2021—2022年將由石墨升級為硅碳負極。2020年電池的比能量目標為284Wh/kg，2021年為294Wh/kg，2022年有望達到314Wh/kg，隨著硅碳負極的使用在2023年將達到319Wh/kg。
3.4 韓國動力電池產業(yè)技術發(fā)展戰(zhàn)略對我國的啟示
當前，中國和韓國已經成為世界主要的動力電池生產國家，得益于國內市場的貢獻，中國的動力電池產量規(guī)模已經連續(xù)多年位居世界第一；但是，韓國動力電池產業(yè)的整體技術實力強于中國，尤其表現在行業(yè)龍頭企業(yè)數量?產品質量以及合作的國外車企數量上，基于對韓國動力電池產業(yè)的技術分析，對我國動力電池技術發(fā)展有如下啟示：
（1）加強技術研發(fā)創(chuàng)新：鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，培育和引進國內外動力電池領軍人才，增加相關領域的專利儲量，加快新型鋰離子電池和新體系電池的研發(fā)進程；
（2）提升動力電池制造工藝：保證動力電池的高安全性?高合格率以及低成本和可追溯性。加快實現全工序的自動化和智能化，提升生產一致性和品質控制水平；
（3）積極與國外先進車企合作：國外先進車企的造車理念，尤其是在電動化的整車平臺和車規(guī)級動力電池的技術要求方面對動力電池企業(yè)提出了挑戰(zhàn)，積極與國外先進車企合作有助于我國動力電池企業(yè)加深對車規(guī)級動力電池技術的理解和研究，提高自身的技術水平；
（4）設定清晰理性的技術發(fā)展路線：盡早規(guī)劃布局未來3~5年符合車規(guī)級的動力電池的材料技術體系，分層次穩(wěn)步推進下一代動力電池性能的提升。
