鉅大LARGE | 點擊量：841次 | 2022年07月15日
孚能科技董事長王瑀：下一代高比能動力鋰電池研究和進(jìn)展
2018年十一月八日，以"新時代·破而立：前行中的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折之路"為主題的"鋰想"2018第三屆動力鋰電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2018)在北京興基伯爾曼飯店開幕。孚能科技（贛州）有限公司董事長王瑀在峰會上發(fā)表主題演講，以下為主題演講內(nèi)容。
孚能科技（贛州）有限公司董事長王瑀：
我看了吳院士還有剛才做測試的張主任講了有關(guān)新材料方面的研究，未來鋰電池發(fā)展方向還有一些測試的研究，作為我們公司來說，我們這方面雖然做了一些工作，但是深度、廣度都不如學(xué)校和研究院。公司比較關(guān)心的就是產(chǎn)品，未來產(chǎn)品路線圖，未來如何滿足客戶的要求，滿足我們OEM客戶的要求，能夠滿足老百姓的要求，對新能源汽車電池的瓶頸大家也了解，一個是續(xù)航里程，一個是成本，一個就是充電速度，再一個就是安全。我今天重要講一下對我們來說，我們下兩代電池應(yīng)該是什么樣的電池？目前的進(jìn)展情況怎么樣？給大家做一個簡單的匯報。
今天我匯報的題目是"孚能科技車用高比能動力鋰電池的開發(fā)和進(jìn)展"，可能很多公司不太了解孚能，孚能科技在2015年之前基本上產(chǎn)品出口美國、歐洲，并進(jìn)行市場的驗證。孚能科技是一個專注于做動力鋰電池的公司，目前生產(chǎn)基地在我國的贛州，新的基地在鎮(zhèn)江，目前在快速的擴(kuò)展。歐洲和美國都在建，研發(fā)中心在硅谷，另外在德國的斯圖加特，目前有員工三千多人，目前是我國最大的軟包鋰電池生產(chǎn)商，目前占市場大約40%左右，在全球僅次于LG，第二大軟包鋰電池生產(chǎn)商。
簡單介紹一下孚能的發(fā)展歷史，孚能是2002年在美國硅谷成立，2002到2009年是技術(shù)開發(fā)階段，投入大量的金錢和人力，重要是開發(fā)適用于新能源汽車使用的高比能量鋰電池及其系統(tǒng)技術(shù)的集成，包括管理。2009年在贛州政府的支持下，在贛州建立了我們第一個產(chǎn)業(yè)化基地，產(chǎn)量0.35G瓦時，2010年到2014年，產(chǎn)品重要供應(yīng)美國、歐洲，用于測試一些動力的使用情況，包括高速摩托車APU系統(tǒng)、剎車、特種車等等，2015年開始進(jìn)入我國市場，0206年第三季度開始向我國市場供貨。產(chǎn)量在2015年開始加速擴(kuò)產(chǎn)，2016年達(dá)到了0.25個G瓦時，2018年完成了1億美金的融資，成為2017年到2018年全球鋰電池融資最多的公司，估值超過了10億美金，成為獨角獸公司，產(chǎn)量迅速擴(kuò)張到5G瓦時。今年開動了鎮(zhèn)江20G瓦時的擴(kuò)產(chǎn)，德國的研發(fā)中心在斯圖加特也成立，目前總的出貨量在我國在乘用車方面名列前三名，目前占軟包市場大約40%的份額。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前孚能的產(chǎn)品重要面對乘用車，這里面我舉了很多其他車的應(yīng)用，這些應(yīng)用重要是在歐洲和美國市場上，為了驗證孚能電池，我們選擇了幾個項目來做汽車電池的驗證，包括工藝打通，人員的培訓(xùn)，以及產(chǎn)業(yè)化以后在幾年試驗過程中長達(dá)萬萬英里電池使用情況。孚能的重點還是乘用車，重要是三個方面，一個就是微混，然后插電，再加上純電動，這三個方面的應(yīng)用。
今天為了切合會議組織者給我提出這樣一個題目，我今天重點講一講我們孚能科技在純電乘用車電池方面現(xiàn)在中期以及未來開發(fā)的電池是什么樣的電池。這個是我們的孚能科技純電動汽車電池的路線圖，從2014年開始，我們開始生產(chǎn)220瓦時/公斤的軟包鋰電池以來，這個電池廣泛應(yīng)用在各種各樣的乘用車上，這個包括A00級車一直到C級車，孚能全系列向我國市場供貨，到目前為止也是在轎車方面目前出貨量是最多的。我們導(dǎo)入了雙極耳電池，未來準(zhǔn)備量產(chǎn)的電池一會兒還會介紹一下。還要介紹一下在研的電池，在2025年準(zhǔn)備投產(chǎn)的電池該是什么樣的電池。
目前孚能量產(chǎn)電池還是重要集中在以石墨為主，以三元材料為正極的這樣一個系統(tǒng)。能量密度在240瓦時/公斤這樣一個能量密度水平，包括雙極耳，包括單極耳，目前大部分車廠的應(yīng)用都在使用這款電池，來滿足續(xù)航里程在300到400公里左右這樣的續(xù)航里程，系統(tǒng)的能量密度可以從120瓦時/公斤上升到180瓦時/公斤。目前，根據(jù)整車的要求，以及電池包的要求，能量密度會有些變化。再就是為了符合我國政府對能量密度的要求和補(bǔ)貼的掛鉤，孚能根據(jù)車廠的要求，在不斷調(diào)整系統(tǒng)的能量密度，在140-180瓦時/公斤之間來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
這是大概的循環(huán)壽命的一些情況，我稍微說一下，這是我們的量產(chǎn)電池的情況。目前三元電池循環(huán)情況非常不錯，非常成熟了，重要是以三元111、523、622為基礎(chǔ)做的目前這個產(chǎn)品，重要是石墨、電解液也是通常的電解液，都有一些其他的添加劑在里面。這個電池可以調(diào)節(jié)成符合各種車輛的需求，有的車輛要低溫好一點，有的車輛要動力好一點，有的車輛要續(xù)航里程好一點，這個需求完全不相同的情況下，孚能會根據(jù)客戶的需求，來對電池進(jìn)行微調(diào)，來滿足整車廠不同工況的要求。
這款電池從能量密度方面，相當(dāng)于循環(huán)壽命方面，從低溫方面，從動力方面，從充電速度方面，都是一個比較好的結(jié)合。目前也是主流應(yīng)用于我國各種乘用車上，包括A0級車，從轎車到SUV等等方面，這是目前孚能正在量產(chǎn)的電池基本的情況。
安全性能，這個電池也是非常不錯。尤其大家比較關(guān)注的針刺，這個電池的針刺可以通過過去的老國標(biāo)，軟包鋰電池有安全性能方面有一個很大的難點，就是過充，這個跟方型電池不太相同，方型電池可以通過機(jī)械的手段通過過充測試，但是針刺有很多麻煩。對軟包鋰電池來說很難加上這些裝置，所以過充將是一個難點。在過充方面我們做了大量工作，另外一個難點，對所有電池來說就是針刺。孚能通過長期的研究，確實把電池的針刺控制在可控的范圍之內(nèi)。能夠滿足客戶和我們國家的標(biāo)準(zhǔn)，這是我們目前量產(chǎn)電池的情況，不詳細(xì)介紹了。
另外一點，我們準(zhǔn)備在2019年量產(chǎn)，供應(yīng)國內(nèi)外客戶的這一代電池情況，現(xiàn)在電池大約能量密度在300瓦時/公斤，孚能也是到目前為止，已經(jīng)進(jìn)行了將近7年的研發(fā)，從材料的選擇、材料的開發(fā)到實驗室電池的設(shè)計，從2016年開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段的開發(fā)，目前已經(jīng)進(jìn)入到成熟階段，進(jìn)入到量產(chǎn)階段。這個電池將為下一代的新能源汽車無論是國內(nèi)還是國外做配套，大家可能會在新的一代車型當(dāng)中看到這款電池。
講到這個電池的能量密度，對量產(chǎn)量量密度大家都比較熟悉了，基本上都是以石墨為基礎(chǔ)，以三元材料或者鎳鈷鋰材料為主，我從1996年以來一直從事鋰電池的開發(fā)，我那時候從事開發(fā)遇到的問題，跟現(xiàn)在是相同的。就是如何提高能量密度，如何改善安全，如何降低成本，如何解決充電速度?，F(xiàn)在這個課題也是一模相同的，只不過能量密度已經(jīng)達(dá)到了將近240瓦時/公斤了。過去20多年，從1990年開始一直到現(xiàn)在2018年，我們做了很多的工作，都是跟物理工作有關(guān)系，無外乎相當(dāng)于我們的電池材料越做越好，能量密度提高，有材料方面的提高，向111、532、622、811的提高，另外一種方式，電壓的提高，從過去最早的我們投產(chǎn)4.1伏的電池變成4.2伏、4.3伏、4.4伏，從粘結(jié)劑10%，現(xiàn)在基本減少了1%、2%，這么多年大家都在做這個工作，大家在不斷努力，不斷提高，從過去186501.25安時電池現(xiàn)在發(fā)展到3.5安時的電池，孚能對下一代電池的發(fā)展也是這樣一個途徑。目前我們覺得300瓦時/公斤這樣一個電池可能對石墨系統(tǒng)，對目前的三元系統(tǒng)來說，就是一個最高的瓶頸。目前來說我們還沒有突破，目前這代電池整個的趨勢和2020到2021年量產(chǎn)，無論是國外國內(nèi)客戶，大家都認(rèn)為這代電池已經(jīng)是公認(rèn)的下一代汽車使用的電池。這代電池可能會使用到2025年甚至更長一段時間，這代電池我們依據(jù)石墨，依據(jù)現(xiàn)有的三元體系，高的三元體系，能夠做到目前最高的一個能量密度，確保循環(huán)安全，充電速度、成本等等方面的需求。這里包括很多方面的改進(jìn)，也包括大家了解的導(dǎo)電劑、添加劑、電解液、銅箔、鋁箔、材料的改進(jìn)，包括單晶等等，大家所想到的基本上都做到了。
下面介紹300瓦時/公斤電池的一些性能，目前這款電池已經(jīng)進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化階段，很快就會大規(guī)模量產(chǎn)，為整車廠進(jìn)行配套。這款電池是大約在290瓦時/公斤到300瓦時/公斤，根據(jù)客戶的需求。這款電池目前從循環(huán)壽命方面和我們當(dāng)前開發(fā)產(chǎn)業(yè)化的240瓦時/公斤的電池差別不是特別大，充放電的情況下，目前循環(huán)可以達(dá)到90%這樣一個容量的保持率。低溫性能各方面也是非常不錯，這個也是軟包鋰電池，孚能只生產(chǎn)軟包鋰電池。
這個給了電池倍率的情況，還有從0.27放電到3放電，這么高的能量密度，但是倍率也是非常不錯。除了循環(huán)壽命之外，倍率低溫以及循環(huán)壽命，倍率都是能夠滿足目前整車廠的要求，同我們現(xiàn)有量產(chǎn)的電池差別都是不大。安全也很好，這個不講了。
這是孚能現(xiàn)在在研的項目，這個項目從2007年開始做了一些研究，進(jìn)入到電池設(shè)計大約從2015年開始，計劃這個項目在2019年要結(jié)束，進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化開發(fā)階段。這是屬于最早初期產(chǎn)品的開發(fā)，都在問我們下一代鋰電池哪個方向發(fā)展，哪個最實際，哪個可能成為2025年整車廠用的產(chǎn)品，孚能更關(guān)心這個問題。我們的目標(biāo)就是400瓦時/公斤的電池，我們做了一些比較，大家看到前面這張圖，負(fù)極材料以及正極材料的選擇，在這個設(shè)計范圍之內(nèi)，我們大概的能量密度達(dá)到多少，孚能提出的目標(biāo)就是400瓦時/公斤這樣一個目標(biāo)。可以選擇的材料，我們做了大量的研究，最早從2005年開始研究硅碳材料還有銅材料等等一系列材料，到2015年之后我們集中力量在硅碳材料，在高鎳材料上。我們看到黃線，隨著碳材料能量密度的增高，從開始加大硅碳比例，一直到純硅碳往上走，對現(xiàn)有高比能量的高鎳材料來說，可能我們這個極限最高的能量密度到450瓦時/公斤左右。目前孚能聚焦在400瓦時/公斤，我們也做了大量的在正極材料方面的工作，大量在負(fù)極材料方面的工作，這里選擇有硅碳、硅合金、氧化硅、硅納米、高鎳、富鎳材料，做了大量工作。這個是我們的一些結(jié)果，有關(guān)整個測試，時間有限，對詳細(xì)結(jié)果就不去討論了。大家看到的下面這張圖，這是我們目前進(jìn)展的結(jié)果。400瓦時/公斤的電池目前我們在實驗室中試階段，我們可以做到大約700、800次循環(huán)，有80%的能量密度，循環(huán)壽命，但是這個產(chǎn)品離產(chǎn)業(yè)化還很遙遠(yuǎn)，尤其是硅碳材料，我們對這個材料在整個循環(huán)生命過程中的變化還不是很放心。至于它的安全性能各方面在循環(huán)過程中的一些結(jié)果的變化，我們還沒有把握。孚能預(yù)計這個產(chǎn)品的量化產(chǎn)業(yè)化可能會在2025年左右。我希望通過未來3-7年的時間，我們能夠?qū)@個材料有充分的掌握。確保2025年能夠為整車廠供應(yīng)400瓦時/公斤這樣的量化產(chǎn)品，使我們整個新能源汽車的續(xù)航里程再有一個突破發(fā)展，升到600-800公里，成本下降一半，體積減少一半。這就是我們的一些目標(biāo)。
最后，我做一個總結(jié)。大家比較關(guān)心我們未來整個新能源汽車發(fā)展究竟是什么推動，對廠商來說，跟吳院士大學(xué)研究院研究不太相同，對我們來說產(chǎn)品開發(fā)的路線是受客戶和政府的影響是比較大的。在我國重要是受我國政府及補(bǔ)貼政策的影響，能量密度是我們重要提升的方向。但是對國外客戶來說能量密度是他們一個很重要的要求，但是不是唯一的要求。另外他們還要求充電的時間，還有成本，再一個，選擇的更多，他會把混動、插電、微混作為他們選擇的方向。他們這些所有選擇的方向重要還是要滿足國外對CO2方面的要求，目前孚能開發(fā)的所有技術(shù)，力爭于滿足無論是我國還是美國還是歐洲這些車廠對電池的需求。
我的介紹就到此為止。謝謝大家!
（根據(jù)嘉賓現(xiàn)場演講整理，未經(jīng)本人審閱）
