鉅大LARGE | 點擊量：922次 | 2021年04月21日
什么是車用電池，車用電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
2018年六月二十七日，由青海省人民政府、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、我國電動汽車百人會主辦的2018我國(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動力鋰電池國際高峰論壇在青海省西寧市召開。
本次會議由一個高峰論壇和三個主題峰會組成，在有關(guān)動力鋰電池產(chǎn)業(yè)投資與運營創(chuàng)新主題峰會上，重要研討了我國動力鋰電池行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和競爭格局，重要技術(shù)發(fā)展趨勢及投資價值分析;動力鋰電池行業(yè)市場規(guī)模、產(chǎn)量規(guī)模及投資分析;上下游產(chǎn)業(yè)鏈的投資協(xié)同：動力鋰電池行業(yè)所處的政策環(huán)境分析;全球動力鋰電池行業(yè)競爭態(tài)勢;全球重要動力鋰電池公司發(fā)展戰(zhàn)略分析;商業(yè)模式創(chuàng)新打造電池金融生態(tài);電池回收與梯次利用。
我國電子科技集團公司第十八研究所主任肖成偉發(fā)表主題演講，內(nèi)容實錄如下：
謝謝劉秘書長的介紹!很高興受組委會的邀請來參加今天下午的論壇。上午在主題會談里邊或者說大會論壇里邊，包括今天下午前面幾位嘉賓介紹的相關(guān)動力鋰電池的內(nèi)容，從這個角度來看的話，我覺得無論是國內(nèi)還是國外，對動力鋰電池的研究和產(chǎn)業(yè)化給予了高度的重視，現(xiàn)在也形成了一個行業(yè)的熱點。大家在里邊也提出了很多技術(shù)方面的問題，包括產(chǎn)業(yè)方面的一些問題，包括商業(yè)方面的一些問題。
其實我個人認為，還是發(fā)展中的一些問題，我個人對這個行業(yè)的發(fā)展還是持一個非常樂觀的態(tài)度。我下午演講的題目就是我國車用電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。上午兩位嘉賓也介紹了很多，有些內(nèi)容會有些須的重復(fù)，我會比較快速的過一些，中間也會穿插一些自己的觀點和認識。
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對新能源汽車發(fā)展的角度來看，包括對動力鋰電池需求的角度來看，我覺得大家應(yīng)該從這么幾個層面去看一下：
第一，發(fā)展的態(tài)勢是沒有問題的。對新能源汽車整個的需求量，包括保有量，從國家的規(guī)劃里面已經(jīng)做了很好的闡述，我覺得這些目標的實現(xiàn)是沒有問題的?，F(xiàn)在大家考慮最多的是，現(xiàn)在這樣一個市場，包括它現(xiàn)在的一些需求，在國家一些補貼政策、其他相關(guān)扶持政策的情況下，出現(xiàn)出來這樣一個行業(yè)的現(xiàn)狀，沒有相關(guān)的一些補貼的政策或者其他的一些扶持的政策，這樣一個產(chǎn)業(yè)怎么去發(fā)展，我覺得大家要在這兩個層面或者這兩個維度去探討一下，包括賀武副秘書長說的，比方在物流車細分的領(lǐng)域，有可能會有一個比較大的發(fā)展等等，從這兩個維度來考慮這樣一個問題。
在這種情況下，比如對新能源汽車技術(shù)的要求，包括對動力鋰電池技術(shù)的要求，在有補貼和沒有補貼的情況下，要我們做整車的、要我們做電池的做一個比較細致、比較深入的分析，這樣的情況下對整個電動汽車的產(chǎn)業(yè)，包括動力鋰電池這樣一個產(chǎn)業(yè)它的發(fā)展才是非常有益的。
談到這點，實際上在電動汽車發(fā)展的過程中，大家對標的都是常規(guī)燃油車的行業(yè)，要做這樣一個產(chǎn)品的競爭。在這種情況下，對電池提了這樣一些要求，一定要跟汽油車產(chǎn)品的技術(shù)指標去做競爭，或者說去做比較。比如說我們要在能量密度、在功率密度、安全性、循環(huán)壽命、自放電、日立壽命、快速充電包括使用環(huán)境、成本等等這些方面，希望這些電池都達到這樣一些要求。而在實際的現(xiàn)實中其實是很難做到這一點的，但是現(xiàn)在大家通過自己的努力和通過國家的支持，向這樣一些目標去靠近。
從我國來說，在以下幾個國家層面跟電池的研究和產(chǎn)業(yè)化工作是相關(guān)的：第一，節(jié)能新能源汽車的規(guī)劃;第二，新能源汽車重點研發(fā)專項;第三，我國制造2025;第四，我國汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃。這里面從三個層面對動力鋰電池的內(nèi)容進行了一些規(guī)劃：第一，2020年我們要做產(chǎn)業(yè)化的動力鋰電池，其中以鋰離子電池為重要的產(chǎn)品的取向，我們要做到300瓦時/公斤，這個我們是要給它做到產(chǎn)業(yè)化的，就是說要做到批量的配套。第二，我們要做到新型鋰離子電池，它的能量密度我們要做到400瓦時/公斤，我們要給它做到演示驗證的技術(shù)階段。第三，我們要做到500瓦時/公斤的動力鋰電池，這一類電池我們是要給它做到一個原理樣機的階段。實際上在規(guī)劃是從三個層面進行的。同時我們對動力鋰電池系統(tǒng)也進行了內(nèi)容的規(guī)劃和目標的設(shè)置，比如我們系統(tǒng)的能量密度在研究的項目里邊或者在2020年我們要做一個批量應(yīng)用、批量配套的這樣一個方面，我們要做到200瓦時/公斤以上，我們提的有的目標或者說指標我們提到200、有的是210，包括前一段時間發(fā)改委公布的跟汽車相關(guān)的一些管理辦法里邊，動力鋰電池系統(tǒng)的能量密度提到了200瓦時/公斤，我們也設(shè)計了一些比較高的追求的目標，我們提到了要做到260瓦時/公斤這樣一個水平。
在節(jié)能與新能源汽車的技術(shù)發(fā)展路線圖里邊，里邊有一個很重要的內(nèi)容，就是車用動力鋰電池技術(shù)發(fā)展路線圖，是從我國2025直接派生出來的，里面分兩類，一類是能量型的動力鋰電池，一個是能量功率兼顧的動力鋰電池，針對乘用車、插電式混合動力乘用車的領(lǐng)域。這里面2020年提到的目標，對乘用車，能量型的動力鋰電池來說，提的目標是非常有競爭性的，單體提到350瓦時/公斤，系統(tǒng)我們希望能做到260瓦時/公斤，這是非常有競爭性的。當(dāng)然從技術(shù)的角度來說要實現(xiàn)這樣一些目標也是非常有壓力的。
對插電式混合動力乘用車用的能量功率兼顧型的電池來說，實現(xiàn)的難度是非常大的，同時從新能源汽車重點研發(fā)專項里邊設(shè)計的一個項目，也是提了這樣一個技術(shù)指標，跟插電式混合動力乘用車用的能量功率兼顧型的基本上是一致的，所以從這個角度來說2020年實現(xiàn)的可能性是非常大的，是沒有太大的技術(shù)障礙和技術(shù)問題的。
剛才談到新能源汽車重點研發(fā)專項里邊，對動力鋰電池設(shè)計的內(nèi)容是從六個方面來設(shè)計的，還是跟前面講的三個大的層面是相匹配的：第一，新體系電池里，我們提了這樣一個研究的項目。第二，高比能鋰離子電池的項目。第三，高功率、長壽命的鋰離子電池的項目。第四，動力鋰電池系統(tǒng)。第五，高比能二次電池。第五，測試評估。這么六個方面研究的項目。它跟動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開發(fā)，和它的基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)研究的開發(fā)，這兩方面是結(jié)合在一起的，就是說我開發(fā)的產(chǎn)品有一部分要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)批量的配套。再有，我作為技術(shù)的儲備做下一代電池的動力研發(fā)。
下一方面，看一下動力鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。
其實現(xiàn)在整個動力鋰電池發(fā)展的態(tài)勢還是向著高比能的方向在發(fā)展，也就是前面講的，無論我們是針對300瓦時/公斤動力鋰電池、還是350瓦時/公斤的動力鋰電池，向著這樣的方向做技術(shù)的開發(fā)。在這種情況下，我們目前已經(jīng)形成了高比能動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，他的這樣一個技術(shù)路線，從這個表里邊大家可以大致看出它的一個分布：
第一點，磷酸鐵鋰這一類動力鋰電池，它的能量密度目前實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化批量供貨的基本上做到150瓦時/公斤，包括上午CATL在它的介紹里邊明年要做到160瓦時/公斤以上，它重要的應(yīng)用領(lǐng)域還在大巴車上這樣一個應(yīng)用領(lǐng)域，它把能量密度提升的一個前提或者一個重要的因素還是把動力鋰電池的容量做大，就是說我們要把它的安時數(shù)做到200或者300安時的水平。
第二類，三元材料的電池。這一類電池正極可以用523、622、811包括NCA的，負極我們可以采用石墨或者硅碳的這種材料，硅碳在里面重要是氧化亞硅為主的，我們做的這些電池可以用在方形里面，可以做方形的、可以做圓柱的、可以做軟包的。正極材料523的基本上還是用在大容量電池里邊，配套的負極還是石墨類的為主，它的能量密度大概做到230瓦時/公斤左右的水平，低一點做到210左右，高一點的做到230。
第三類，用高鎳的材料，里面像622、811或者NCA，我們在這里邊可以有一部分，比如NCA可以用的圓柱形的電池里邊186、21700為主，它可以跟氧化亞硅這種負極材料做一個解決，它的能量密度我們大概可以做到250瓦時/公斤，它的安時數(shù)我們可以做到，比如186做到3安時以上、21700做到5安時左右的水平。
第四類，到2020年，我們通過現(xiàn)在開始的技術(shù)開發(fā)做一個系統(tǒng)的提升，在2020年我們做一個批量應(yīng)用。第一個是磷酸鐵鋰這個方向，我們跟硅碳做一個匹配的話可以能量密度做到200瓦時/公斤，可以在大巴車領(lǐng)域應(yīng)用，當(dāng)然可以在里邊做的充電倍率，比如大概要做到4C的水平，我們也可以去做一下。再有一類，我們做高鎳的材料，前邊提的像811、鎳鈷鋰，我們跟硅碳做這樣的匹配，我們要做到300瓦時/公斤的產(chǎn)品，這個在新能源汽車重點研發(fā)專項里邊300瓦時/公斤采用的課題就是這樣的技術(shù)路線，像CATL、力神、國軒、中航鋰電這幾家公司承擔(dān)的項目，這個在2020年的時候從合同的內(nèi)容來看，它的配套數(shù)量要達到1萬輛乘用車的水平。
同時我們一些的鋰離子技術(shù)開發(fā)也在進行，比如前面提到400瓦時/公斤，我們要做到裝車驗證的階段，我們采用的技術(shù)路線，國家支持的應(yīng)該是用富鋰錳基跟硅碳做這樣的匹配，做到400瓦時/公斤。再有一個，一些公司做自主研發(fā)的，像我們用的5V尖晶石的鎳錳酸鋰跟石墨匹配，我們也希望做到240或者250瓦時/公斤的水平，也去做這樣的裝車演示驗證。再有一類，固態(tài)電池，我個人的觀點，固態(tài)電池首先要實現(xiàn)鋰離子電池的固態(tài)化，這條技術(shù)路線在2020年的時候有一些公司會實現(xiàn)這條技術(shù)路線的產(chǎn)品化，也會做一些裝車的應(yīng)用，這是在2020年的時候，通過一些技術(shù)的提升和技術(shù)的開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)批量應(yīng)用的產(chǎn)品或者技術(shù)。
再有一類，我們從長期來看做基礎(chǔ)研究為主的，比如像鋰硫或者鋰空氣，像采用金屬鋰的固態(tài)電池，比如我們做到500瓦時/公斤這樣的一些技術(shù)的取向是做基礎(chǔ)研究為主的，就是說我們做成一個技術(shù)的儲備，大概是在比如要我們10年或者15年的時間甚至更長的時間才能實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品化。
后面是一些公司產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的技術(shù)路線，這是CATL、比亞迪、國軒做方形電池產(chǎn)品的技術(shù)路線。這是孚能、萬向、盟固利等等這些公司采用軟包裝封裝技術(shù)路線它的產(chǎn)品規(guī)劃。像比克和力神做的圓柱形電池的技術(shù)路線，比克是18650為主，力神是以21700為主，這是圓柱形電池的產(chǎn)品技術(shù)路線。
同時，在下面的六個方面，我個人總結(jié)的是在2017年比較亮點的一些技術(shù)進展或者有技術(shù)突破的這樣一個領(lǐng)域：
第一，在正負極材料方面取得了新的進展和新的突破。正極材料最重要是高鎳材料，像628、NCA已經(jīng)實現(xiàn)了批量化的生產(chǎn)，并且一些比較大的正極材料的公司，它的整個產(chǎn)品的規(guī)劃基本上是在2萬噸以上的水平。負極材料是以硅碳和氧化亞硅作為重要的選擇，目前實現(xiàn)批量化的首先是以氧化亞硅為主，后面硅碳的材料也會跟上產(chǎn)業(yè)化的節(jié)奏。同時高比能鋰離子電池呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢，目前批量化生產(chǎn)已經(jīng)做到230+×20瓦時/公斤每公斤，能量密度會達到250左右，方形的或者軟包的會在210到230之間。
快充性鋰離子電池整個技術(shù)創(chuàng)新還是比較快的，一個是盟固利，還有一個是威宏的，這兩個公司在快充類電池還是比較有代表性的，并且現(xiàn)在快充電池的能量密度在200瓦時/公斤在進展，包括它的充電倍率我們也希望做到4C，大概就是15分鐘左右的時候至少要充到80%這樣一個荷電狀態(tài)。
再有一個，動力鋰電池數(shù)字化廠和智能制造已經(jīng)顯現(xiàn)出這樣的趨勢。包括國家層面智能制造業(yè)支持了很多的電池公司包括材料公司來做智能化廠的建設(shè)。
同時，在安全的角度，電池系統(tǒng)的熱失控和熱擴散的控制技術(shù)取得了重大的進展。比如像華霆動力通過電池能量定向釋放的技術(shù)，來對電池的安全性做了一個比較大的突破，電池在發(fā)生熱擴散的情況下，電池系統(tǒng)的安全性可以得到保證。
再有一個領(lǐng)域，就是在動力鋰電池梯次利用和資源回收的關(guān)注度現(xiàn)在得到了顯著的提升，無論是電池的梯次利用還是資源的回收，現(xiàn)在都有很多的公司做技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的工作。我想隨著整個電動汽車應(yīng)用數(shù)量的快速提升，電池梯次利用和資源回收它的產(chǎn)業(yè)化進展會呈現(xiàn)出一個快速發(fā)展的態(tài)勢。
最后，給大家匯報一下電池標準和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀。目前，在我國動力鋰電池整個標準體系日趨完善，會涉及到電池的電性能、安全性、循環(huán)壽命、互換性、回收利用等等這些方面。
在電池的標準方面，一個是電池電碼編碼標準，包括電池規(guī)格尺寸最近還是引起比較大的重視，電池的編碼現(xiàn)在上通告的必須是要遵守這樣一個編碼的規(guī)則，電池的標準尺寸，目前來說從大的公司來說，現(xiàn)在這塊做的還是比較好的，像CATL現(xiàn)在基本上以電池單體和模塊做成一個標準化的形式在向汽車公司進行供貨。
同時，電池的安全性國家的強標現(xiàn)在它的報批稿已經(jīng)完成了，電池的廠設(shè)計規(guī)范它的報批稿也已經(jīng)完成了，這兩個我想對電池公司做產(chǎn)品開發(fā)和廠房建設(shè)的時候是有比較大的影響，建議在座的各位對這兩個方面的內(nèi)容進行一個關(guān)注。
在電池安全這塊我著重強調(diào)一點，目前對電池安全的測試和重視，逐漸的從電池的單體和模塊轉(zhuǎn)向電池的系統(tǒng)，在新的國家強制性標準里面，維持一部分單體測試項目的情況下，大部分還是以電池系統(tǒng)的測試為主。在這里面，在電池的熱失控和熱安全作為一個重要的測試項目，在電池的國家強標里邊進行了比較大的內(nèi)容新增，在這里邊通過加熱或者針刺的方式來觸發(fā)電池單體的熱失控來觀察電池系統(tǒng)發(fā)生熱擴散時候電池系統(tǒng)的安全性。對它的一個要求是，我們希望電池在發(fā)生熱失控的時候，我們不希望電池發(fā)生熱失控，假如電池發(fā)生熱失控我們不希望電池發(fā)生熱擴散，假如電池發(fā)生熱擴散的情況我下面我們不希望它發(fā)生爆炸或者燃燒，假如它發(fā)生爆炸和燃燒的情況下，我們要給它規(guī)定一個時間，允許乘員在這個時間內(nèi)逃生，整個熱失控、熱擴散制定的原則或者原理是按照這樣一個層次來劃分的。這里面最差的一個結(jié)果，就是我們在應(yīng)用高比能量動力鋰電池的情況下，它的爆炸或者燃燒發(fā)生的機率還是非常高的，即便這種情況下，我們通過電池系統(tǒng)的安全設(shè)計，希望設(shè)定5分鐘的時間或者說規(guī)定5分鐘的這樣一個逃生的時間，在這之后我們允許電池系統(tǒng)發(fā)生爆炸和燃燒的情況，這個標準最重要是體現(xiàn)在這方面安全性的一個要求，就是熱失控、熱擴散測試的項目。
我們在整個安全標準執(zhí)行的情況下，我們對電池的單體、系統(tǒng)進行強制性的檢測，這是汽研中心測試的統(tǒng)計結(jié)果，國家政策的前提下電池的能量密度還是呈現(xiàn)出比較快速提升的態(tài)勢，到2018年的時候，他的電池系統(tǒng)能量密度基本上做到400瓦時/公斤，成組的效率或者成組率也有一個比較大的提升，基本上做到了0.74，實際上這是在2018年的情況，比如像到明年或者后年的時候，大家普遍的預(yù)期是，補貼的政策會做一個調(diào)整，對電池的能量密度還會做一些新的要求，新的要求大概明年要提到160、后年大概要提到180達到這樣一個基本的判斷，對整個電池系統(tǒng)的設(shè)計或者對單體電池的選型還是奔著這兩個技術(shù)參數(shù)在做電池的選擇。
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