新能源汽车锂电池如何计算成本？

随着未来汽车市场政策和市场的推动，2018年，中国新能源汽车产量约122万辆，同比增长50%，动力电池总装机功率约56.98 GWh，同比增长56%。作者预测，未来5到10年，新能源汽车将继续在市场上与内燃机驱动的汽车竞争。做好新能源汽车整体成本规划，优化动力电池成本，是车企和零部件供应商未来的核心任务之一。目前，锂离子电池主要用于新能源汽车的动力电池和电池组，其基本工作原理如图1所示：

图1中锂电池正极的活性材料主要有两种：镍钴锰锂化合物和磷酸铁锂；负极主要是石墨，并添加了一些添加剂。在放电期间，锂离子被嵌入，而在充电期间，锂阳离子被嵌入，形成放电或充电电流。通常，用于新能源汽车的车载锂电池由电池单元、模块和电池组组成；电池单元是电池组的最小单元，模块由多个电池单元连接。电池组由多个模块组成，此外还有电池管理控制模块、连接端子等。如果将车载锂电池组视为一个子系统，则电池单元的成本约占85%。因此，准确计算电池成本、识别主要成本驱动因素和进行技术优化是优化电池组成本和规划新能源汽车成本的重要途径。本文仅描述了锂电池的一些分解步骤，不能保证全面了解。锂电池的分解必须在专业的实验室进行，这是操作安全的保证！

首先，使锂电池单元长时间完全放电。作者用于分解的锂电池是方形电池，电压为3.65V，容量为255Wh，总重为1.4公斤

图2：然后在干燥的实验室中对锂电池单元样品进行低温操作。打开细胞外壳，测量正极和负极膜以及膜的厚度和总体尺寸。其中，正极膜含有活性化合物和铝基质，而负极膜含有活性物质和铜基质。获得了用于计算锂电池单元成本的主要材料输入参数。

图3：锂电池单元的正极膜

图4锂电池负极膜

图5：在专业实验室对锂电池进行分解和测量，并使用有限公司的参考成本计算模型计算该锂电池的材料成本和分布。

图6中锂电池的材料成本分解和分布主要由三元材料、电解质、铜膜等驱动。优化材料成本始于这些材料成本驱动因素，例如三元材料，其中C指昂贵的钴材料。如何降低钴材料的比例是优化材料成本的优先选择。从最初的NCM111到NCM523，甚至NCM811，增加镍含量被用来降低钴含量。当然，镍含量的增加也会影响电池的稳定性，因此，要平衡和优化稳定性和材料成本；此外，在铜膜、电解质等方面也有优化的空间。锂电池单元的制造过程就像“面条”的生产，可以分为大约18个过程，如图7所示。

图7中锂电池的制造工艺序列包括搅拌、涂覆、干燥、压实、轧制、真空干燥、老化等批处理工艺，而切片、堆叠、添加电解液和包装等工艺则是节奏制造工艺。这种锂电池的制造成本及其分布可以使用有限公司的参考成本计算模型进行计算。

图8中锂电池单元的制造成本细分和分布。从成本计算结果来看，制造成本的驱动点主要在节奏制造过程中，如切片、堆叠、电解液注入、包装等工艺步骤。为了优化电池的制造成本，有必要从这些工艺开始。

如何通过总结图9中锂电池的参考成本和分布来提高新能源汽车的未来发展和市场竞争力？一条重要的路径是通过技术优化锂电池的材料和制造成本。通过准确计算锂电池的成本并分析其成本驱动点，可以系统地确定降低成本的技术思路甚至技术解决方案。如何规划新能源汽车的整体成本，开发出客户能够负担得起和使用的安全可靠的车型？核心任务之一是优化锂电池的技术成本！

作者刘晓义博士，公司创始人兼首席执行官，是德国戴姆勒集团21年新生产工艺研究、新车规划和成本工程部门的高级经理；工业和信息化部人才交流中心“长风计划”新能源与智能网联汽车产业专家智库成员；长城汽车（601633）技术中心原高级经理，负责集团各品牌的成本规划、轻量化和产品成本降低；工业和信息化部人才交流中心/中国汽车工业培训基地/高敦财税学院讲师，上海市安亭政府/常州市政府专门安排的成本工程培训项目嘉宾；上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程领域研究生企业导师，同济大学汽车学院客座教授；盖世汽车“刘小一专栏”作者。

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