肖成偉:中國車用電池發展現狀及趨勢
2018年6月27日,由青海省人民政府、工業(ye) 和信息化部、科學技術部、中國電動汽車百人會(hui) 主辦的“2018中國(青海)鋰產(chan) 業(ye) 與(yu) 動力電池國際高峰論壇”在青海省西寧市召開。
本次會(hui) 議由一個(ge) 高峰論壇和三個(ge) 主題峰會(hui) 組成,在關(guan) 於(yu) “動力電池產(chan) 業(ye) 投資與(yu) 運營創新”主題峰會(hui) 上,主要研討了我國動力電池行業(ye) 的發展現狀和競爭(zheng) 格局,主要技術發展趨勢及投資價(jia) 值分析;動力電池行業(ye) 市場規模、產(chan) 能規模及投資分析;上下遊產(chan) 業(ye) 鏈的投資協同:動力電池行業(ye) 所處的政策環境分析;全球動力電池行業(ye) 競爭(zheng) 態勢;全球主要動力電池企業(ye) 發展戰略分析;商業(ye) 模式創新打造電池金融生態;電池回收與(yu) 梯次利用。
中國電子科技集團公司第十八研究所主任肖成偉(wei) 發表主題演講,內(nei) 容實錄如下:
謝謝劉秘書(shu) 長的介紹!很高興(xing) 受組委會(hui) 的邀請來參加今天下午的論壇。上午在主題會(hui) 談裏邊或者說大會(hui) 論壇裏邊,包括今天下午前麵幾位嘉賓介紹的相關(guan) 動力電池的內(nei) 容,從(cong) 這個(ge) 角度來看的話,我覺得無論是國內(nei) 還是國外,對動力電池的研究和產(chan) 業(ye) 化給予了高度的重視,現在也形成了一個(ge) 行業(ye) 的熱點。大家在裏邊也提出了很多技術方麵的問題,包括產(chan) 業(ye) 方麵的一些問題,包括商業(ye) 方麵的一些問題。
其實我個(ge) 人認為(wei) ,還是發展中的一些問題,我個(ge) 人對這個(ge) 行業(ye) 的發展還是持一個(ge) 非常樂(le) 觀的態度。我下午演講的題目就是“中國車用電池發展現狀及趨勢”。上午兩(liang) 位嘉賓也介紹了很多,有些內(nei) 容會(hui) 有些須的重複,我會(hui) 比較快速的過一些,中間也會(hui) 穿插一些自己的觀點和認識。
對betway在线官网汽車發展的角度來看,包括對動力電池需求的角度來看,我覺得大家應該從(cong) 這麽(me) 幾個(ge) 層麵去看一下:
第一,發展的態勢是沒有問題的。對betway在线官网汽車整個(ge) 的需求量,包括保有量,從(cong) 國家的規劃裏麵已經做了很好的闡述,我覺得這些目標的實現是沒有問題的。現在大家考慮最多的是,現在這樣一個(ge) 市場,包括它現在的一些需求,在國家一些補貼政策、其他相關(guan) 扶持政策的情況下,產(chan) 生出來這樣一個(ge) 行業(ye) 的現狀,沒有相關(guan) 的一些補貼的政策或者其他的一些扶持的政策,這樣一個(ge) 產(chan) 業(ye) 怎麽(me) 去發展,我覺得大家需要在這兩(liang) 個(ge) 層麵或者這兩(liang) 個(ge) 維度去探討一下,包括賀武副秘書(shu) 長說的,比方在物流車細分的領域,有可能會(hui) 有一個(ge) 比較大的發展等等,從(cong) 這兩(liang) 個(ge) 維度來考慮這樣一個(ge) 問題。
在這種情況下,比如對betway在线官网汽車技術的要求,包括對動力電池技術的要求,在有補貼和沒有補貼的情況下,需要我們(men) 做整車的、需要我們(men) 做電池的做一個(ge) 比較細致、比較深入的分析,這樣的情況下對整個(ge) 電動汽車的產(chan) 業(ye) ,包括動力電池這樣一個(ge) 產(chan) 業(ye) 它的發展才是非常有益的。
談到這點,實際上在電動汽車發展的過程中,大家對標的都是常規燃油車的行業(ye) ,要做這樣一個(ge) 產(chan) 品的競爭(zheng) 。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(chan) 品的技術指標去做競爭(zheng) ,或者說去做比較。比如說我們(men) 需要在能量密度、在功率密度、安全性、循環壽命、自放電、日立壽命、快速充電包括使用環境、成本等等這些方麵,希望這些電池都達到這樣一些要求。而在實際的現實中其實是很難做到這一點的,但是現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(cong) 中國來說,在以下幾個(ge) 國家層麵跟電池的研究和產(chan) 業(ye) 化工作是相關(guan) 的:第一,節能betway在线官网汽車的規劃;第二,betway在线官网汽車重點研發專(zhuan) 項;第三,中國製造2025;第四,中國汽車產(chan) 業(ye) 中長期發展規劃。這裏麵從(cong) 三個(ge) 層麵對動力電池的內(nei) 容進行了一些規劃:第一,2020年我們(men) 要做產(chan) 業(ye) 化的動力電池,其中以鋰離子電池為(wei) 主要的產(chan) 品的取向,我們(men) 要做到300瓦時/公斤,這個(ge) 我們(men) 是要給它做到產(chan) 業(ye) 化的,就是說要做到批量的配套。第二,我們(men) 要做到新型鋰離子電池,它的能量密度我們(men) 要做到400瓦時/公斤,我們(men) 要給它做到演示驗證的技術階段。第三,我們(men) 要做到500瓦時/公斤的動力電池,這一類電池我們(men) 是要給它做到一個(ge) 原理樣機的階段。實際上在規劃是從(cong) 三個(ge) 層麵進行的。同時我們(men) 對動力電池係統也進行了內(nei) 容的規劃和目標的設置,比如我們(men) 係統的能量密度在研究的項目裏邊或者在2020年我們(men) 要做一個(ge) 批量應用、批量配套的這樣一個(ge) 方麵,我們(men) 要做到200瓦時/公斤以上,我們(men) 提的有的目標或者說指標我們(men) 提到200、有的是210,包括前一段時間發改委發布的跟汽車相關(guan) 的一些管理辦法裏邊,動力電池係統的能量密度提到了200瓦時/公斤,我們(men) 也設計了一些比較高的追求的目標,我們(men) 提到了要做到260瓦時/公斤這樣一個(ge) 水平。
在節能與(yu) betway在线官网汽車的技術發展路線圖裏邊,裏邊有一個(ge) 很重要的內(nei) 容,就是車用動力電池技術發展路線圖,是從(cong) 中國2025直接派生出來的,裏麵分兩(liang) 類,一類是能量型的動力電池,一個(ge) 是能量功率兼顧的動力電池,針對乘用車、插電式混合動力乘用車的領域。這裏麵2020年提到的目標,對乘用車,能量型的動力電池來說,提的目標是非常有競爭(zheng) 性的,單體(ti) 提到350瓦時/公斤,係統我們(men) 希望能做到260瓦時/公斤,這是非常有競爭(zheng) 性的。當然從(cong) 技術的角度來說要實現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,實現的難度是非常大的,同時從(cong) betway在线官网汽車重點研發專(zhuan) 項裏邊設計的一個(ge) 項目,也是提了這樣一個(ge) 技術指標,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(cong) 這個(ge) 角度來說2020年實現的可能性是非常大的,是沒有太大的技術障礙和技術問題的。
剛才談到betway在线官网汽車重點研發專(zhuan) 項裏邊,對動力電池設計的內(nei) 容是從(cong) 六個(ge) 方麵來設計的,還是跟前麵講的三個(ge) 大的層麵是相匹配的:第一,新體(ti) 係電池裏,我們(men) 提了這樣一個(ge) 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,動力電池係統。第五,高比能二次電池。第五,測試評估。這麽(me) 六個(ge) 方麵研究的項目。它跟動力電池產(chan) 業(ye) 化技術的開發,和它的基礎技術、基礎研究的開發,這兩(liang) 方麵是結合在一起的,就是說我開發的產(chan) 品有一部分要實現產(chan) 業(ye) 化,實現批量的配套。再有,我作為(wei) 技術的儲(chu) 備做下一代電池的動力研發。
下一方麵,看一下動力電池發展現狀和趨勢。
其實現在整個(ge) 動力電池發展的態勢還是向著高比能的方向在發展,也就是前麵講的,無論我們(men) 是針對300瓦時/公斤動力電池、還是350瓦時/公斤的動力電池,向著這樣的方向做技術的開發。在這種情況下,我們(men) 目前已經形成了高比能動力電池產(chan) 業(ye) 化的產(chan) 品,他的這樣一個(ge) 技術路線,從(cong) 這個(ge) 表裏邊大家可以大致看出它的一個(ge) 分布:
第一點,磷酸鐵鋰這一類動力電池,它的能量密度目前實現產(chan) 業(ye) 化批量供貨的基本上做到150瓦時/公斤,包括上午CATL在它的介紹裏邊明年要做到160瓦時/公斤以上,它主要的應用領域還在大巴車上這樣一個(ge) 應用領域,它把能量密度提升的一個(ge) 前提或者一個(ge) 主要的因素還是把動力電池的容量做大,就是說我們(men) 要把它的安時數做到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(men) 可以采用石墨或者矽碳的這種材料,矽碳在裏麵主要是氧化亞(ya) 矽為(wei) 主的,我們(men) 做的這些電池可以用在方形裏麵,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裏邊,配套的負極還是石墨類的為(wei) 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,裏麵像622、811或者NCA,我們(men) 在這裏邊可以有一部分,比如NCA可以用的圓柱形的電池裏邊186、21700為(wei) 主,它可以跟氧化亞(ya) 矽這種負極材料做一個(ge) 解決(jue) ,它的能量密度我們(men) 大概可以做到250瓦時/公斤,它的安時數我們(men) 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(men) 通過現在開始的技術開發做一個(ge) 係統的提升,在2020年我們(men) 做一個(ge) 批量應用。第一個(ge) 是磷酸鐵鋰這個(ge) 方向,我們(men) 跟矽碳做一個(ge) 匹配的話可以能量密度做到200瓦時/公斤,可以在大巴車領域應用,當然可以在裏邊做的充電倍率,比如大概要做到4C的水平,我們(men) 也可以去做一下。再有一類,我們(men) 做高鎳的材料,前邊提的像811、鎳鈷鋰,我們(men) 跟矽碳做這樣的匹配,我們(men) 要做到300瓦時/公斤的產(chan) 品,這個(ge) 在betway在线官网汽車重點研發專(zhuan) 項裏邊300瓦時/公斤采用的課題就是這樣的技術路線,像CATL、力神、國軒、中航鋰電這幾家企業(ye) 承擔的項目,這個(ge) 在2020年的時候從(cong) 合同的內(nei) 容來看,它的配套數量要達到1萬(wan) 輛乘用車的水平。
同時我們(men) 一些的鋰離子技術開發也在進行,比如前麵提到400瓦時/公斤,我們(men) 要做到裝車驗證的階段,我們(men) 采用的技術路線,國家支持的應該是用富鋰錳基跟矽碳做這樣的匹配,做到400瓦時/公斤。再有一個(ge) ,一些企業(ye) 做自主研發的,像我們(men) 用的5V尖晶石的鎳錳酸鋰跟石墨匹配,我們(men) 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,固態電池,我個(ge) 人的觀點,固態電池首先要實現鋰離子電池的固態化,這條技術路線在2020年的時候有一些企業(ye) 會(hui) 實現這條技術路線的產(chan) 品化,也會(hui) 做一些裝車的應用,這是在2020年的時候,通過一些技術的提升和技術的開發能夠實現批量應用的產(chan) 品或者技術。
再有一類,我們(men) 從(cong) 長期來看做基礎研究為(wei) 主的,比如像鋰硫或者鋰空氣,像采用金屬鋰的固態電池,比如我們(men) 做到500瓦時/公斤這樣的一些技術的取向是做基礎研究為(wei) 主的,就是說我們(men) 做成一個(ge) 技術的儲(chu) 備,大概是在比如需要我們(men) 10年或者15年的時間甚至更長的時間才能實現技術的產(chan) 品化。
後麵是一些公司產(chan) 業(ye) 化產(chan) 品的技術路線,這是CATL、比亞(ya) 迪、國軒做方形電池產(chan) 品的技術路線。這是孚能、萬(wan) 向、盟固利等等這些公司采用軟包裝封裝技術路線它的產(chan) 品規劃。像比克和力神做的圓柱形電池的技術路線,比克是18650為(wei) 主,力神是以21700為(wei) 主,這是圓柱形電池的產(chan) 品技術路線。
同時,在下麵的六個(ge) 方麵,我個(ge) 人總結的是在2017年比較亮點的一些技術進展或者有技術突破的這樣一個(ge) 領域:
第一,在正負極材料方麵取得了新的進展和新的突破。正極材料最主要是高鎳材料,像628、NCA已經實現了批量化的生產(chan) ,並且一些比較大的正極材料的公司,它的整個(ge) 產(chan) 品的規劃基本上是在2萬(wan) 噸以上的水平。負極材料是以矽碳和氧化亞(ya) 矽作為(wei) 主要的選擇,目前實現批量化的首先是以氧化亞(ya) 矽為(wei) 主,後麵矽碳的材料也會(hui) 跟上產(chan) 業(ye) 化的節奏。同時高比能鋰離子電池呈現快速發展的態勢,目前批量化生產(chan) 已經做到230+×20瓦時/公斤每公斤,能量密度會(hui) 達到250左右,方形的或者軟包的會(hui) 在210到230之間。
快充性鋰離子電池整個(ge) 技術創新還是比較快的,一個(ge) 是盟固利,還有一個(ge) 是威宏的,這兩(liang) 個(ge) 企業(ye) 在快充類電池還是比較有代表性的,並且現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(men) 也希望做到4C,大概就是15分鍾左右的時候至少要充到80%這樣一個(ge) 荷電狀態。
再有一個(ge) ,動力電池數字化工廠和智能製造已經顯現出這樣的趨勢。包括國家層麵智能製造業(ye) 支持了很多的電池企業(ye) 包括材料企業(ye) 來做智能化工廠的建設。
同時,在安全的角度,電池係統的熱失控和熱擴散的控製技術取得了重大的進展。比如像華霆動力通過電池能量定向釋放的技術,來對電池的安全性做了一個(ge) 比較大的突破,電池在發生熱擴散的情況下,電池係統的安全性可以得到保證。
再有一個(ge) 領域,就是在動力電池梯次利用和資源回收的關(guan) 注度現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,現在都有很多的企業(ye) 做技術的開發和產(chan) 業(ye) 化的工作。我想隨著整個(ge) 電動汽車應用數量的快速提升,電池梯次利用和資源回收它的產(chan) 業(ye) 化進展會(hui) 呈現出一個(ge) 快速發展的態勢。
最後,給大家匯報一下電池標準和產(chan) 業(ye) 化的現狀。目前,在中國動力電池整個(ge) 標準體(ti) 係日趨完善,會(hui) 涉及到電池的電性能、安全性、循環壽命、互換性、回收利用等等這些方麵。
在電池的標準方麵,一個(ge) 是電池電碼編碼標準,包括電池規格尺寸最近還是引起比較大的重視,電池的編碼現在上公告的必須是要遵守這樣一個(ge) 編碼的規則,電池的標準尺寸,目前來說從(cong) 大的企業(ye) 來說,現在這塊做的還是比較好的,像CATL現在基本上以電池單體(ti) 和模塊做成一個(ge) 標準化的形式在向汽車企業(ye) 進行供貨。
同時,電池的安全性國家的強標現在它的報批稿已經完成了,電池的工廠設計規範它的報批稿也已經完成了,這兩(liang) 個(ge) 我想對電池企業(ye) 做產(chan) 品開發和廠房建設的時候是有比較大的影響,建議在座的各位對這兩(liang) 個(ge) 方麵的內(nei) 容進行一個(ge) 關(guan) 注。
在電池安全這塊我著重強調一點,目前對電池安全的測試和重視,逐漸的從(cong) 電池的單體(ti) 和模塊轉向電池的係統,在新的國家強製性標準裏麵,維持一部分單體(ti) 測試項目的情況下,大部分還是以電池係統的測試為(wei) 主。在這裏麵,在電池的熱失控和熱安全作為(wei) 一個(ge) 主要的測試項目,在電池的國家強標裏邊進行了比較大的內(nei) 容增加,在這裏邊通過加熱或者針刺的方式來觸發電池單體(ti) 的熱失控來觀察電池係統發生熱擴散時候電池係統的安全性。對它的一個(ge) 要求是,我們(men) 希望電池在發生熱失控的時候,我們(men) 不希望電池發生熱失控,如果電池發生熱失控我們(men) 不希望電池發生熱擴散,如果電池發生熱擴散的情況我下麵我們(men) 不希望它發生爆炸或者燃燒,如果它發生爆炸和燃燒的情況下,我們(men) 要給它規定一個(ge) 時間,允許乘員在這個(ge) 時間內(nei) 逃生,整個(ge) 熱失控、熱擴散製定的原則或者原理是按照這樣一個(ge) 層次來劃分的。這裏麵最差的一個(ge) 結果,就是我們(men) 在應用高比能量動力電池的情況下,它的爆炸或者燃燒發生的機率還是非常高的,即便這種情況下,我們(men) 通過電池係統的安全設計,希望設定5分鍾的時間或者說規定5分鍾的這樣一個(ge) 逃生的時間,在這之後我們(men) 允許電池係統發生爆炸和燃燒的情況,這個(ge) 標準最主要是體(ti) 現在這方麵安全性的一個(ge) 要求,就是熱失控、熱擴散測試的項目。
我們(men) 在整個(ge) 安全標準實施的情況下,我們(men) 對電池的單體(ti) 、係統進行強製性的檢測,這是汽研中心測試的統計結果,國家政策的前提下電池的能量密度還是呈現出比較快速提升的態勢,到2018年的時候,他的電池係統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(ge) 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,比如像到明年或者後年的時候,大家普遍的預期是,補貼的政策會(hui) 做一個(ge) 調整,對電池的能量密度還會(hui) 做一些新的要求,新的要求大概明年要提到160、後年大概要提到180達到這樣一個(ge) 基本的判斷,對整個(ge) 電池係統的設計或者對單體(ti) 電池的選型還是奔著這兩(liang) 個(ge) 技術參數在做電池的選擇。
對整個(ge) 電池係統的單體(ti) 和能量密度的統計分析大家可以看出來,在2017年的時候,單體(ti) 整個(ge) 的能量密度大概是做到130瓦時/公斤,而係統是116瓦時/公斤,就是成組的係統是0.67,這裏麵磷酸鐵鋰的成組係數,因為(wei) 它主要用在大巴車,成組係統是比較高的,達到了0.8的水平。對乘用車,因為(wei) 它整個(ge) 要求是比較高的,用三元材料這個(ge) 體(ti) 係裏麵它的成組裏還是相對來說比較低的,大概在0.6這樣一個(ge) 水平。
對三元體(ti) 係來看的話,對單體(ti) 它的能量密度來看,在2017年測試的產(chan) 品裏邊,圓柱的還是大於(yu) 軟包的、還是大於(yu) 方形的,就是說圓柱的要把軟包的好,軟包的要比方形的好,係統層麵也是呈現出這麽(me) 一個(ge) 結果。對不同的冷卻方式,風冷的大於(yu) 自然冷卻的,自然冷卻的大於(yu) 液冷的,是分布的這樣一個(ge) 結果。
從(cong) 產(chan) 業(ye) 化角度來看,現在是四大聚集區:珠三角、長三角、京津、中原地區,形成了非常完善的產(chan) 業(ye) 鏈體(ti) 係,包括我們(men) 的材料、電池、係統集成、生產(chan) 裝備、回收利用、標準體(ti) 係和測試評價(jia) 。裝車數量來說,2017年做到了360億(yi) 瓦時這樣一個(ge) 水平,而對產(chan) 能規模來說,我們(men) 現在做到了2000億(yi) 瓦時的水平,我個(ge) 人的一個(ge) 看法,這2000億(yi) 還是一個(ge) 名義(yi) 產(chan) 能,實際產(chan) 能我估計應該是打五折的這樣一個(ge) 水平,就是說大概是做到了1000億(yi) 瓦時的實際產(chan) 能,這樣的話我們(men) 整個(ge) 產(chan) 能發揮率大概做到了40%左右的水平。
這裏麵優(you) 質產(chan) 品或者優(you) 質產(chan) 能現在還是不足的,還是需要通過智能化工廠或者說智能化製造方麵來進行彌補或者進行提升。從(cong) 電池的壽命和價(jia) 格的趨勢來看,現在壽命我們(men) 希望能夠做到8年12萬(wan) 公裏,這是在補貼政策裏邊提出來的,在沒有補貼政策的情況下,我想這個(ge) 要求基本上是會(hui) 維持的,對商用車來說,我們(men) 做到5年20萬(wan) 公裏這樣一個(ge) 水平,而價(jia) 格趨勢來說,今年整個(ge) 係統的價(jia) 格現在基本上做到了1.2元/瓦時,就是單體(ti) 做到大概8毛/瓦時的水平,2020年要做到1元/瓦時的水平,這是一個(ge) 售價(jia) ,對整車企業(ye) 來說,就是它的購買(mai) 價(jia) 格,就是它的元器件或者它的供應商的一個(ge) 成本。
從(cong) 這個(ge) 角度來說,無論是現在還是將來,我覺得電池的企業(ye) 都承受了很大的壓力,我們(men) 怎麽(me) 來緩解這樣一個(ge) 壓力,我覺得應該從(cong) 技術的提升和商業(ye) 模式創新的角度我們(men) 來解決(jue) 或者緩解我們(men) 成本的壓力,隻有這樣的話我想才能夠促進動力電池這樣一個(ge) 行業(ye) 健康穩定的發展。
我就匯報這麽(me) 多。謝謝大家!
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