鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:999次 | 2020年08月27日
歐陽明高院士:動(dòng)力鋰電池要重視均衡發(fā)展
這次討論還是有些可以達(dá)成共識(shí)的,公司代表關(guān)注成本、安全等,所以我想談幾點(diǎn):動(dòng)力鋰電池現(xiàn)在首當(dāng)其沖的還是安全。最近與有關(guān)部門剛了開會(huì),對(duì)安全提的比以前要嚴(yán),公司還是要給予充分的重視。我們也在會(huì)上呼吁了要審慎包容監(jiān)管,監(jiān)管部門也做了回應(yīng),贊成這個(gè)觀點(diǎn)。我們還會(huì)繼續(xù)呼吁這個(gè)事情。
1安全問題
公司自身還是要扎扎實(shí)實(shí)做安全。今天大家說到的有幾個(gè)方面:安全無非是本征安全、被動(dòng)安全、主動(dòng)安全三個(gè)方面。
1.本征安全。有公司提出,安全是設(shè)計(jì)出來的,包括材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等,這個(gè)肯定是要追求的,尤其是基于材料熱穩(wěn)定性和電池?zé)崾Э貦C(jī)理的設(shè)計(jì)。另外就是制造,就是說本征安全也是制造出來的。制造方面重要是智能化、過程監(jiān)測(cè)、制造品質(zhì)等,現(xiàn)在國內(nèi)這方面近幾年的進(jìn)步還是很大的。
本征安全現(xiàn)在比能量200瓦時(shí)/公斤以內(nèi)是沒有問題了。現(xiàn)在重點(diǎn)攻關(guān)的問題是300瓦時(shí)/公斤的高鎳三元電池。上星期開了國家重點(diǎn)專項(xiàng)的電池中期檢查,大家也都做出來了,按照新國標(biāo)大部分是能達(dá)標(biāo)的,現(xiàn)在關(guān)鍵問題是怎么產(chǎn)業(yè)化。目前,本征安全提到300瓦時(shí)/公斤是一個(gè)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)的重點(diǎn)。
2.被動(dòng)安全。這些年我們的測(cè)試法規(guī),尤其熱蔓延的法規(guī),是我國牽頭在制定國際法規(guī)。當(dāng)然現(xiàn)在測(cè)試方法的重復(fù)性在進(jìn)一步討論。另外,現(xiàn)在有很多是井蓋把底部給撞了或者給它撞歪了、缺了等等,這些問題是比較多的,還要考慮整車的安全性。以前有前碰撞、側(cè)碰撞,現(xiàn)在還要有底部的,這也是很重要的問題。
熱蔓延方面,因?yàn)樵?00瓦時(shí)/公斤的時(shí)候,811完全靠單體來實(shí)現(xiàn)不熱失控是有難度的。所以現(xiàn)在重點(diǎn)是如何防止熱蔓延。模塊熱蔓延甚至是整個(gè)包的熱蔓延,大家也加了很多東西(普遍加隔熱),而且由于硅炭負(fù)極上來,還有模塊之間要加彈性墊等。甚至現(xiàn)在300瓦時(shí)/公斤的也開始用滅火裝置,有好幾家也都做了,低成本又不影響系統(tǒng)能量密度的技術(shù)還是一個(gè)難點(diǎn)。還有就是一旦整個(gè)電池包著火,現(xiàn)在消防滅火很困難,可能要制定在電池包上設(shè)置消防水管的接口法規(guī),這是很重要的一個(gè)方面。
3.主動(dòng)安全。大家越來越重視主動(dòng)安全,正在從被動(dòng)安全向主動(dòng)安全發(fā)展。主動(dòng)安全當(dāng)然是最有空間的,成本不新增,但是附加值新增很多,因?yàn)橹灰浖惴ǖ鹊?。?dāng)然主動(dòng)安全的前提、基礎(chǔ)是電池管理系統(tǒng)要做好,狀態(tài)估計(jì)要準(zhǔn),把使用邊界控制的好,不要進(jìn)入不允許的超出邊界的情況。內(nèi)短路、制造、顆粒形成的各種各樣的隱患要能預(yù)警(當(dāng)然這中間要包括加一些傳感器)。目前的傳感器還是偏少,比方說氣體傳感器、電位傳感器等等。
充電安全也是主動(dòng)安全控制的重要方面。充電安全也是受到高度重視的,因?yàn)楝F(xiàn)在充電發(fā)生的事故占比比較高。大家了解從機(jī)理的角度,快充、充滿或者過充的時(shí)候也是熱失控最容易發(fā)生的時(shí)候,這方面是一個(gè)工作的重點(diǎn)。尤其是充電析鋰的問題引發(fā)熱失控?,F(xiàn)在充電控制慢慢會(huì)發(fā)展出一個(gè)很大的領(lǐng)域。因?yàn)槌潆姴粌H僅是電池,也跟車、充電機(jī)、充電站有關(guān),這是一個(gè)綜合性的問題,也是一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。
還有一個(gè)全生命周期的安全性,首先是健康狀態(tài)如何準(zhǔn)確估計(jì)。我們?cè)谥鲃?dòng)安全方面可以引入人工智能、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái),為提升電池管理、電池預(yù)警、電池充電控制和電池壽命預(yù)測(cè)與評(píng)估的技術(shù)水平,現(xiàn)在大家都在朝這個(gè)方向做,相信在這個(gè)方面應(yīng)該會(huì)有很大的進(jìn)步。假如把這些執(zhí)行好,300瓦時(shí)/公斤電池高鎳三元在近兩年應(yīng)該是可以解決的。
2成本問題
首先,要區(qū)分、細(xì)化不同的客戶,采用不同的措施。比方說中低端的,對(duì)成本特別計(jì)較,可能就要用低成本的磷酸鐵鋰離子電池,縮短里程等等對(duì)中高端的,不那么敏感,但是可能要多裝電池。成本方面,客戶是不是選擇換電是要探索的。網(wǎng)約車、出租車換電基本上商業(yè)模式是確立了,還有卡車換電,這些商業(yè)模式關(guān)于降低成本、擴(kuò)大市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟了,大家也都形成共識(shí)了。但是關(guān)于私家車、中高端車怎么樣(蔚來也在嘗試,關(guān)于擴(kuò)大銷售是否有好處),全方位的,也可以放開,由市場(chǎng)來選擇。
其次,要改變電動(dòng)汽車的產(chǎn)品定位,把它作為一個(gè)低碳綠色新物種,而不是總與傳統(tǒng)燃油車比成本。剛才談到,歐洲新能源汽車發(fā)展現(xiàn)在非常迅猛,今年可能要超我國,明年德國要超過我國,這個(gè)趨勢(shì)重要得益于歐洲電動(dòng)汽車的定位是低碳技術(shù)。我國是不是朝這個(gè)方向發(fā)展?我非常贊同。一旦這個(gè)定位改變之后,它跟可再生能源的結(jié)合,跟智能電網(wǎng)的結(jié)合,也會(huì)順理成章,而且政策非常好配套。
所以我們要向政府建議供應(yīng)配套的低碳政策,來把現(xiàn)在的電動(dòng)新能源車跟傳統(tǒng)車通過定位差別,采用差異化的稅收政策碳稅等等?,F(xiàn)在雖然做了但是力度不夠,還不足以體現(xiàn)出新能源汽車的價(jià)值。不僅僅是降成本,更多是要改變定位,體現(xiàn)價(jià)值,還要新增價(jià)值。
其實(shí)汽車行業(yè)將來也會(huì)分化,因?yàn)槠囆袠I(yè)整車慢慢會(huì)是ICT的特點(diǎn)越來越明顯。電池行業(yè)可能是朝能源領(lǐng)域擴(kuò)展一個(gè)非常好的方向。智能化來勢(shì)兇猛,對(duì)汽車行業(yè)帶來很大沖擊。汽車行業(yè)無非就是一個(gè)往ICT走、一個(gè)往能源走這兩個(gè)方向。關(guān)于電池廠商來講,最好的方向當(dāng)然是往能源公司走,我驚喜的看到現(xiàn)在的寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景等,都是朝這個(gè)方向走的非常好的領(lǐng)頭羊。我一直在鼓吹三大革命:動(dòng)力電動(dòng)化、能源低碳化、整車智能化三位一體,這對(duì)電池公司來講,可以新增收入、擴(kuò)大產(chǎn)值、新增利潤、可持續(xù)發(fā)展,這是一個(gè)大方向,一個(gè)增值的大方向。
3技術(shù)趨勢(shì)問題
現(xiàn)在的技術(shù)趨勢(shì),我想從三個(gè)層面來講:第一,公司的趨勢(shì)是朝全鏈條、全生命周期變化性能優(yōu)化方向發(fā)展,也就是說電池公司相對(duì)更重視完善細(xì)小末節(jié)的提高。我覺得從300瓦時(shí)/公斤往上,到今后幾年對(duì)電池公司來講不用在比能量上提太高的要求,相對(duì)穩(wěn)定、逐步改善、提高品質(zhì)是重點(diǎn)。比如到2025年,能把產(chǎn)品真正能做到350瓦時(shí)/公斤單體,系統(tǒng)做到230瓦時(shí)/公斤,體積能量密度做到400瓦時(shí)/升,就非常好了,不要提過高的要求。靠一點(diǎn)一滴提升,全鏈條想辦法、全生命周期想辦法,重視全生命的提升和成本下降,性能綜合平衡,既要有比能量、又要有壽命、又要有安全。
所以,我們現(xiàn)在不能強(qiáng)調(diào)一個(gè)指標(biāo)過分的往前跑,要相對(duì)的平衡、均衡,這對(duì)公司非常重要。同時(shí),也要重視整個(gè)電池系統(tǒng)的集成,從這個(gè)方面去改善,不僅僅是單體。現(xiàn)在寧德時(shí)代和比亞迪刀片電池和C2P已經(jīng)作出了很好的典范??傊覀円獜母鱾€(gè)方面去挖潛,綜合的角度去提升。
第二,國家技術(shù)攻關(guān)目標(biāo)。我相信新能源汽車十四五還會(huì)有相關(guān)立項(xiàng)。從技術(shù)攻關(guān)的角度和目標(biāo),2025年能夠上車的、確保上車的電池肯定要提高一點(diǎn)。比方說比能量達(dá)到400瓦時(shí)/公斤單體,系統(tǒng)到250瓦時(shí)/公斤,500瓦時(shí)/升,這樣一個(gè)技術(shù)水平。
技術(shù)攻關(guān)方面除了材料體系、安全、快充等,我認(rèn)為智能電池應(yīng)當(dāng)成為重點(diǎn)。歐盟現(xiàn)在的電池計(jì)劃總目標(biāo)就是智能電池,要通過人工智能,全鏈條提高設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、回收全鏈條的智能化水平,這是我們下面要重點(diǎn)攻關(guān)的,要挖潛電池理論容量和比能量,并提高開發(fā)效率。因?yàn)楝F(xiàn)在電池的實(shí)際性能跟材料能夠供應(yīng)的理論潛力,差別非常大。這個(gè)潛力靠什么來提高?就是要靠全鏈條的智能化,包括材料開發(fā)的基因組、仿真、大數(shù)據(jù)等等。
此外,還有顛覆性技術(shù),0~1原創(chuàng)的顛覆,這也應(yīng)當(dāng)是十四五基礎(chǔ)研究方面要重點(diǎn)加強(qiáng)的。最近我在評(píng)審MIT35歲以下的新人,看到了其中很多研究電池、新能源材料體系的年輕的一代。應(yīng)該說在全球我國研究電池的人才是最多的,后起之秀非常有潛力,依托現(xiàn)有好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)做出原創(chuàng)顛覆性技術(shù),可能性是非常大的。
所以基礎(chǔ)研究方面、顛覆性創(chuàng)新方面也是我們?nèi)齻€(gè)重點(diǎn)之一,就是產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)攻關(guān)、顛覆創(chuàng)新同等重要,三條線并行?;A(chǔ)研究要瞄準(zhǔn)單體500瓦時(shí)/公斤,系統(tǒng)比能量300瓦時(shí)/公斤,體積密度1000瓦時(shí)/升,這是我們的目標(biāo),越快越好,可以2030年、2025年、可以2023年,因?yàn)轭嵏矂?chuàng)新很難規(guī)劃、很難確按時(shí)間。
這些方面我們看國內(nèi),比方說陰離子反應(yīng)、陰陽離子協(xié)同反應(yīng)的等等,都很好。比如正極材料容量做到400毫安時(shí)/克500瓦時(shí)/公斤的軟包電池,循環(huán)到80%容量,可以做到200周的等等還有固態(tài)電解質(zhì),硫化物工藝規(guī)模生產(chǎn)的成本下降90%,這也是非常大的進(jìn)展比如說鋰金屬負(fù)極方面,也有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)做的非常好。
所以在顛覆性創(chuàng)新方面,能做出來就是最好的,我覺得這些應(yīng)該都會(huì)出現(xiàn)。因?yàn)槲覈姵禺a(chǎn)業(yè)的競爭力還是非常不錯(cuò)的,我們應(yīng)該感到自豪。電池現(xiàn)在是站住了腳跟向全球供貨。在這個(gè)背景下,我們?cè)陔姵夭牧涎芯糠矫嬗质侨蛉藬?shù)最多,論文也是最多。所以我們期待,多年的積累會(huì)厚積薄發(fā),在今后5mdash10年一定會(huì)出現(xiàn)顛覆性的突破。
本文為我國科學(xué)院院士、我國電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長歐陽明高先生在七月二十五日第七期2020百人會(huì)汽車產(chǎn)業(yè)形勢(shì)與政策高端研討會(huì)-動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)整體趨勢(shì)再研判上的總結(jié)發(fā)言。