搜索
| |

登录

没有账号?去注册

注册

已有账号?去登录
置顶
锂电池论坛|肖成伟:技术革新缓解成本压力,促进行业健康稳定的发展
中国汽车报网 ·   ·  2018-07-11

  当前,电动汽车已经成为全球汽车产业发展的战略方向,动力电池的进步成就了今天的电动汽车,也决定着未来电动汽车市场化的步伐。如何推动动力电池与其他环节的协调配合将直接影响动力电池,乃至新能源汽车的下一步发展前景。为推动产业的协同发展,6月27日,由青海省人民政府、工业和信息化部、科学技术部、中国电动汽车百人会主办的“中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛”在青海省西宁市召开。

  大会由青海省人民政府副秘书长郭臻先主持论坛,青海省副省长、省国资委主任王黎明为论坛致辞,中国电动汽车百人会理事长陈清泰、中国电动汽车百人会秘书长兼首席专家张永伟、中国电动汽车百人会副秘书长刘小诗、北京汽车集团有限公司总经理张夕勇、宁德时代新能源科技股份有限公司副董事长黄世霖、浙江电咖汽车科技有限公司董事长张海亮、北大先行科技产业有限公司总裁高原、韩国SK集团电池事业部本部长Kang Sanghoom等嘉宾发表了精彩的演讲。 

  以下为中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟发言实录: 

  谢谢刘秘书长的介绍!很高兴受组委会的邀请来参加今天下午的论坛。上午在主题会谈里边或者说大会论坛里边,包括今天下午前面几位嘉宾介绍的相关动力电池的内容,从这个角度来看的话,我觉得无论是国内还是国外,对动力电池的研究和产业化给予了高度的重视,现在也形成了一个行业的热点。大家在里边也提出了很多技术方面的问题,包括产业方面的一些问题,包括商业方面的一些问题。 

  其实我个人认为,还是发展中的一些问题,我个人对这个行业的发展还是持一个非常乐观的态度。我下午演讲的题目就是“中国车用电池发展现状及趋势”。上午两位嘉宾也介绍了很多,有些内容会有些须的重复,我会比较快速的过一些,中间也会穿插一些自己的观点和认识。 

  对新能源汽车发展的角度来看,包括对动力电池需求的角度来看,我觉得大家应该从这么几个层面去看一下: 

  第一,发展的态势是没有问题的。对新能源汽车整个的需求量,包括保有量,从国家的规划里面已经做了很好的阐述,我觉得这些目标的实现是没有问题的。现在大家考虑最多的是,现在这样一个市场,包括它现在的一些需求,在国家一些补贴政策、其他相关扶持政策的情况下,产生出来这样一个行业的现状,没有相关的一些补贴的政策或者其他的一些扶持的政策,这样一个产业怎么去发展,我觉得大家需要在这两个层面或者这两个维度去探讨一下,包括贺武副秘书长说的,比方在物流车细分的领域,有可能会有一个比较大的发展等等,从这两个维度来考虑这样一个问题。 

  在这种情况下,比如对新能源汽车技术的要求,包括对动力电池技术的要求,在有补贴和没有补贴的情况下,需要我们做整车的、需要我们做电池的做一个比较细致、比较深入的分析,这样的情况下对整个电动汽车的产业,包括动力电池这样一个产业它的发展才是非常有益的。 

  谈到这点,实际上在电动汽车发展的过程中,大家对标的都是常规燃油车的行业,要做这样一个产品的竞争。在这种情况下,对电池提了这样一些要求,一定要跟汽油车产品的技术指标去做竞争,或者说去做比较。比如说我们需要在能量密度、在功率密度、安全性、循环寿命、自放电、日立寿命、快速充电包括使用环境、成本等等这些方面,希望这些电池都达到这样一些要求。而在实际的现实中其实是很难做到这一点的,但是现在大家通过自己的努力和通过国家的支持,向这样一些目标去靠近。 

  从中国来说,在以下几个国家层面跟电池的研究和产业化工作是相关的:第一,节能新能源汽车的规划;第二,新能源汽车重点研发专项;第三,中国制造2025;第四,中国汽车产业中长期发展规划。这里面从三个层面对动力电池的内容进行了一些规划:第一,2020年我们要做产业化的动力电池,其中以锂离子电池为主要的产品的取向,我们要做到300瓦时/公斤,这个我们是要给它做到产业化的,就是说要做到批量的配套。第二,我们要做到新型锂离子电池,它的能量密度我们要做到400瓦时/公斤,我们要给它做到演示验证的技术阶段。第三,我们要做到500瓦时/公斤的动力电池,这一类电池我们是要给它做到一个原理样机的阶段。实际上在规划是从三个层面进行的。同时我们对动力电池系统也进行了内容的规划和目标的设置,比如我们系统的能量密度在研究的项目里边或者在2020年我们要做一个批量应用、批量配套的这样一个方面,我们要做到200瓦时/公斤以上,我们提的有的目标或者说指标我们提到200、有的是210,包括前一段时间发改委发布的跟汽车相关的一些管理办法里边,动力电池系统的能量密度提到了200瓦时/公斤,我们也设计了一些比较高的追求的目标,我们提到了要做到260瓦时/公斤这样一个水平。 

  在节能与新能源汽车的技术发展路线图里边,里边有一个很重要的内容,就是车用动力电池技术发展路线图,是从中国2025直接派生出来的,里面分两类,一类是能量型的动力电池,一个是能量功率兼顾的动力电池,针对乘用车、插电式混合动力乘用车的领域。这里面2020年提到的目标,对乘用车,能量型的动力电池来说,提的目标是非常有竞争性的,单体提到350瓦时/公斤,系统我们希望能做到260瓦时/公斤,这是非常有竞争性的。当然从技术的角度来说要实现这样一些目标也是非常有压力的。 

  对插电式混合动力乘用车用的能量功率兼顾型的电池来说,实现的难度是非常大的,同时从新能源汽车重点研发专项里边设计的一个项目,也是提了这样一个技术指标,跟插电式混合动力乘用车用的能量功率兼顾型的基本上是一致的,所以从这个角度来说2020年实现的可能性是非常大的,是没有太大的技术障碍和技术问题的。 

  刚才谈到新能源汽车重点研发专项里边,对动力电池设计的内容是从六个方面来设计的,还是跟前面讲的三个大的层面是相匹配的:第一,新体系电池里,我们提了这样一个研究的项目。第二,高比能锂离子电池的项目。第三,高功率、长寿命的锂离子电池的项目。第四,动力电池系统。第五,高比能二次电池。第五,测试评估。这么六个方面研究的项目。它跟动力电池产业化技术的开发,和它的基础技术、基础研究的开发,这两方面是结合在一起的,就是说我开发的产品有一部分要实现产业化,实现批量的配套。再有,我作为技术的储备做下一代电池的动力研发。 

  下一方面,看一下动力电池发展现状和趋势。 

  其实现在整个动力电池发展的态势还是向着高比能的方向在发展,也就是前面讲的,无论我们是针对300瓦时/公斤动力电池、还是350瓦时/公斤的动力电池,向着这样的方向做技术的开发。在这种情况下,我们目前已经形成了高比能动力电池产业化的产品,他的这样一个技术路线,从这个表里边大家可以大致看出它的一个分布: 

  第一点,磷酸铁锂这一类动力电池,它的能量密度目前实现产业化批量供货的基本上做到150瓦时/公斤,包括上午CATL在它的介绍里边明年要做到160瓦时/公斤以上,它主要的应用领域还在大巴车上这样一个应用领域,它把能量密度提升的一个前提或者一个主要的因素还是把动力电池的容量做大,就是说我们要把它的安时数做到200或者300安时的水平。 

  第二类,三元材料的电池。这一类电池正极可以用523、622、811包括NCA的,负极我们可以采用石墨或者硅碳的这种材料,硅碳在里面主要是氧化亚硅为主的,我们做的这些电池可以用在方形里面,可以做方形的、可以做圆柱的、可以做软包的。正极材料523的基本上还是用在大容量电池里边,配套的负极还是石墨类的为主,它的能量密度大概做到230瓦时/公斤左右的水平,低一点做到210左右,高一点的做到230。 

  第三类,用高镍的材料,里面像622、811或者NCA,我们在这里边可以有一部分,比如NCA可以用的圆柱形的电池里边186、21700为主,它可以跟氧化亚硅这种负极材料做一个解决,它的能量密度我们大概可以做到250瓦时/公斤,它的安时数我们可以做到,比如186做到3安时以上、21700做到5安时左右的水平。 

  第四类,到2020年,我们通过现在开始的技术开发做一个系统的提升,在2020年我们做一个批量应用。第一个是磷酸铁锂这个方向,我们跟硅碳做一个匹配的话可以能量密度做到200瓦时/公斤,可以在大巴车领域应用,当然可以在里边做的充电倍率,比如大概要做到4C的水平,我们也可以去做一下。再有一类,我们做高镍的材料,前边提的像811、镍钴锂,我们跟硅碳做这样的匹配,我们要做到300瓦时/公斤的产品,这个在新能源汽车重点研发专项里边300瓦时/公斤采用的课题就是这样的技术路线,像CATL、力神、国轩、中航锂电这几家企业承担的项目,这个在2020年的时候从合同的内容来看,它的配套数量要达到1万辆乘用车的水平。 

  同时我们一些的锂离子技术开发也在进行,比如前面提到400瓦时/公斤,我们要做到装车验证的阶段,我们采用的技术路线,国家支持的应该是用富锂锰基跟硅碳做这样的匹配,做到400瓦时/公斤。再有一个,一些企业做自主研发的,像我们用的5V尖晶石的镍锰酸锂跟石墨匹配,我们也希望做到240或者250瓦时/公斤的水平,也去做这样的装车演示验证。再有一类,固态电池,我个人的观点,固态电池首先要实现锂离子电池的固态化,这条技术路线在2020年的时候有一些企业会实现这条技术路线的产品化,也会做一些装车的应用,这是在2020年的时候,通过一些技术的提升和技术的开发能够实现批量应用的产品或者技术。 

  再有一类,我们从长期来看做基础研究为主的,比如像锂硫或者锂空气,像采用金属锂的固态电池,比如我们做到500瓦时/公斤这样的一些技术的取向是做基础研究为主的,就是说我们做成一个技术的储备,大概是在比如需要我们10年或者15年的时间甚至更长的时间才能实现技术的产品化。 

  后面是一些公司产业化产品的技术路线,这是CATL、比亚迪、国轩做方形电池产品的技术路线。这是孚能、万向、盟固利等等这些公司采用软包装封装技术路线它的产品规划。像比克和力神做的圆柱形电池的技术路线,比克是18650为主,力神是以21700为主,这是圆柱形电池的产品技术路线。 

  同时,在下面的六个方面,我个人总结的是在2017年比较亮点的一些技术进展或者有技术突破的这样一个领域: 

  第一,在正负极材料方面取得了新的进展和新的突破。正极材料最主要是高镍材料,像628、NCA已经实现了批量化的生产,并且一些比较大的正极材料的公司,它的整个产品的规划基本上是在2万吨以上的水平。负极材料是以硅碳和氧化亚硅作为主要的选择,目前实现批量化的首先是以氧化亚硅为主,后面硅碳的材料也会跟上产业化的节奏。同时高比能锂离子电池呈现快速发展的态势,目前批量化生产已经做到230+×20瓦时/公斤每公斤,能量密度会达到250左右,方形的或者软包的会在210到230之间。 

  快充性锂离子电池整个技术创新还是比较快的,一个是盟固利,还有一个是威宏的,这两个企业在快充类电池还是比较有代表性的,并且现在快充电池的能量密度在200瓦时/公斤在进展,包括它的充电倍率我们也希望做到4C,大概就是15分钟左右的时候至少要充到80%这样一个荷电状态。 

  再有一个,动力电池数字化工厂和智能制造已经显现出这样的趋势。包括国家层面智能制造业支持了很多的电池企业包括材料企业来做智能化工厂的建设。 

  同时,在安全的角度,电池系统的热失控和热扩散的控制技术取得了重大的进展。比如像华霆动力通过电池能量定向释放的技术,来对电池的安全性做了一个比较大的突破,电池在发生热扩散的情况下,电池系统的安全性可以得到保证。 

  再有一个领域,就是在动力电池梯次利用和资源回收的关注度现在得到了显著的提升,无论是电池的梯次利用还是资源的回收,现在都有很多的企业做技术的开发和产业化的工作。我想随着整个电动汽车应用数量的快速提升,电池梯次利用和资源回收它的产业化进展会呈现出一个快速发展的态势。 

  最后,给大家汇报一下电池标准和产业化的现状。目前,在中国动力电池整个标准体系日趋完善,会涉及到电池的电性能、安全性、循环寿命、互换性、回收利用等等这些方面。 

  在电池的标准方面,一个是电池电码编码标准,包括电池规格尺寸最近还是引起比较大的重视,电池的编码现在上公告的必须是要遵守这样一个编码的规则,电池的标准尺寸,目前来说从大的企业来说,现在这块做的还是比较好的,像CATL现在基本上以电池单体和模块做成一个标准化的形式在向汽车企业进行供货。 

  同时,电池的安全性国家的强标现在它的报批稿已经完成了,电池的工厂设计规范它的报批稿也已经完成了,这两个我想对电池企业做产品开发和厂房建设的时候是有比较大的影响,建议在座的各位对这两个方面的内容进行一个关注。 

  在电池安全这块我着重强调一点,目前对电池安全的测试和重视,逐渐的从电池的单体和模块转向电池的系统,在新的国家强制性标准里面,维持一部分单体测试项目的情况下,大部分还是以电池系统的测试为主。在这里面,在电池的热失控和热安全作为一个主要的测试项目,在电池的国家强标里边进行了比较大的内容增加,在这里边通过加热或者针刺的方式来触发电池单体的热失控来观察电池系统发生热扩散时候电池系统的安全性。对它的一个要求是,我们希望电池在发生热失控的时候,我们不希望电池发生热失控,如果电池发生热失控我们不希望电池发生热扩散,如果电池发生热扩散的情况我下面我们不希望它发生爆炸或者燃烧,如果它发生爆炸和燃烧的情况下,我们要给它规定一个时间,允许乘员在这个时间内逃生,整个热失控、热扩散制定的原则或者原理是按照这样一个层次来划分的。这里面最差的一个结果,就是我们在应用高比能量动力电池的情况下,它的爆炸或者燃烧发生的机率还是非常高的,即便这种情况下,我们通过电池系统的安全设计,希望设定5分钟的时间或者说规定5分钟的这样一个逃生的时间,在这之后我们允许电池系统发生爆炸和燃烧的情况,这个标准最主要是体现在这方面安全性的一个要求,就是热失控、热扩散测试的项目。 

  我们在整个安全标准实施的情况下,我们对电池的单体、系统进行强制性的检测,这是汽研中心测试的统计结果,国家政策的前提下电池的能量密度还是呈现出比较快速提升的态势,到2018年的时候,他的电池系统能量密度基本上做到400瓦时/公斤,成组的效率或者成组率也有一个比较大的提升,基本上做到了0.74,实际上这是在2018年的情况,比如像到明年或者后年的时候,大家普遍的预期是,补贴的政策会做一个调整,对电池的能量密度还会做一些新的要求,新的要求大概明年要提到160、后年大概要提到180达到这样一个基本的判断,对整个电池系统的设计或者对单体电池的选型还是奔着这两个技术参数在做电池的选择。 

  对整个电池系统的单体和能量密度的统计分析大家可以看出来,在2017年的时候,单体整个的能量密度大概是做到130瓦时/公斤,而系统是116瓦时/公斤,就是成组的系统是0.67,这里面磷酸铁锂的成组系数,因为它主要用在大巴车,成组系统是比较高的,达到了0.8的水平。对乘用车,因为它整个要求是比较高的,用三元材料这个体系里面它的成组里还是相对来说比较低的,大概在0.6这样一个水平。 

  对三元体系来看的话,对单体它的能量密度来看,在2017年测试的产品里边,圆柱的还是大于软包的、还是大于方形的,就是说圆柱的要把软包的好,软包的要比方形的好,系统层面也是呈现出这么一个结果。对不同的冷却方式,风冷的大于自然冷却的,自然冷却的大于液冷的,是分布的这样一个结果。 

  从产业化角度来看,现在是四大聚集区:珠三角、长三角、京津、中原地区,形成了非常完善的产业链体系,包括我们的材料、电池、系统集成、生产装备、回收利用、标准体系和测试评价。装车数量来说,2017年做到了360亿瓦时这样一个水平,而对产能规模来说,我们现在做到了2000亿瓦时的水平,我个人的一个看法,这2000亿还是一个名义产能,实际产能我估计应该是打五折的这样一个水平,就是说大概是做到了1000亿瓦时的实际产能,这样的话我们整个产能发挥率大概做到了40%左右的水平。 

  这里面优质产品或者优质产能现在还是不足的,还是需要通过智能化工厂或者说智能化制造方面来进行弥补或者进行提升。从电池的寿命和价格的趋势来看,现在寿命我们希望能够做到8年12万公里,这是在补贴政策里边提出来的,在没有补贴政策的情况下,我想这个要求基本上是会维持的,对商用车来说,我们做到5年20万公里这样一个水平,而价格趋势来说,今年整个系统的价格现在基本上做到了1.2元/瓦时,就是单体做到大概8毛/瓦时的水平,2020年要做到1元/瓦时的水平,这是一个售价,对整车企业来说,就是它的购买价格,就是它的元器件或者它的供应商的一个成本。 

  从这个角度来说,无论是现在还是将来,我觉得电池的企业都承受了很大的压力,我们怎么来缓解这样一个压力,我觉得应该从技术的提升和商业模式创新的角度我们来解决或者缓解我们成本的压力,只有这样的话我想才能够促进动力电池这样一个行业健康稳定的发展。 

  我就汇报这么多。谢谢大家! 

    编辑:蒙轩

专题
京ICP备13016938号-1.京公网安备110108006580号.互联网出版许可证
新出网证(京)字172号. 互联网新闻信息服务许可证 1012006035.
Copyright © 2002-2014 中国汽车报网版权所有 版权声明