鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:933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(gè)高峰論壇和三個(gè)主題峰會組成,在有關(guān)動力鋰電池產(chǎn)業(yè)投資與運(yùn)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(jià)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?jiǎng)恿︿囯姵毓景l(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(tuán)公司第十八研究所主任肖成偉發(fā)表主題演講,內(nèi)容實(shí)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(gè)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(gè)行業(yè)的熱點(diǎn)。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(shí)我個(gè)人認(rèn)為,還是發(fā)展中的一些問題,我個(gè)人對這個(gè)行業(yè)的發(fā)展還是持一個(gè)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(diǎn)和認(rèn)識。
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%
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(gè)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(gè)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(biāo)的實(shí)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(gè)市場,包括它現(xiàn)在的一些需求,在國家一些補(bǔ)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(gè)行業(yè)的現(xiàn)狀,沒有相關(guān)的一些補(bǔ)貼的政策或者其他的一些扶持的政策,這樣一個(gè)產(chǎn)業(yè)怎么去發(fā)展,我覺得大家要在這兩個(gè)層面或者這兩個(gè)維度去探討一下,包括賀武副秘書長說的,比方在物流車細(xì)分的領(lǐng)域,有可能會有一個(gè)比較大的發(fā)展等等,從這兩個(gè)維度來考慮這樣一個(gè)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(bǔ)貼和沒有補(bǔ)貼的情況下,要我們做整車的、要我們做電池的做一個(gè)比較細(xì)致、比較深入的分析,這樣的情況下對整個(gè)電動汽車的產(chǎn)業(yè),包括動力鋰電池這樣一個(gè)產(chǎn)業(yè)它的發(fā)展才是非常有益的。
談到這點(diǎn),實(shí)際上在電動汽車發(fā)展的過程中,大家對標(biāo)的都是常規(guī)燃油車的行業(yè),要做這樣一個(gè)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(biāo)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(dá)到這樣一些要求。而在實(shí)際的現(xiàn)實(shí)中其實(shí)是很難做到這一點(diǎn)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(biāo)去靠近。
從我國來說,在以下幾個(gè)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(diǎn)研發(fā)專項(xiàng);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(gè)層面對動力鋰電池的內(nèi)容進(jìn)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(shí)/公斤,這個(gè)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(shí)/公斤,我們要給它做到演示驗(yàn)證的技術(shù)階段。第三,我們要做到500瓦時(shí)/公斤的動力鋰電池,這一類電池我們是要給它做到一個(gè)原理樣機(jī)的階段。實(shí)際上在規(guī)劃是從三個(gè)層面進(jìn)行的。同時(shí)我們對動力鋰電池系統(tǒng)也進(jìn)行了內(nèi)容的規(guī)劃和目標(biāo)的設(shè)置,比如我們系統(tǒng)的能量密度在研究的項(xiàng)目里邊或者在2020年我們要做一個(gè)批量應(yīng)用、批量配套的這樣一個(gè)方面,我們要做到200瓦時(shí)/公斤以上,我們提的有的目標(biāo)或者說指標(biāo)我們提到200、有的是210,包括前一段時(shí)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(shí)/公斤,我們也設(shè)計(jì)了一些比較高的追求的目標(biāo),我們提到了要做到260瓦時(shí)/公斤這樣一個(gè)水平。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
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(gè)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(gè)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(biāo),對乘用車,能量型的動力鋰電池來說,提的目標(biāo)是非常有競爭性的,單體提到350瓦時(shí)/公斤,系統(tǒng)我們希望能做到260瓦時(shí)/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(shí)現(xiàn)這樣一些目標(biāo)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(shí)現(xiàn)的難度是非常大的,同時(shí)從新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)里邊設(shè)計(jì)的一個(gè)項(xiàng)目,也是提了這樣一個(gè)技術(shù)指標(biāo),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(gè)角度來說2020年實(shí)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(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)里邊,對動力鋰電池設(shè)計(jì)的內(nèi)容是從六個(gè)方面來設(shè)計(jì)的,還是跟前面講的三個(gè)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(gè)研究的項(xiàng)目。第二,高比能鋰離子電池的項(xiàng)目。第三,高功率、長壽命的鋰離子電池的項(xiàng)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(gè)方面研究的項(xiàng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,實(shí)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(shí)現(xiàn)在整個(gè)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(shí)/公斤動力鋰電池、還是350瓦時(shí)/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(gè)技術(shù)路線,從這個(gè)表里邊大家可以大致看出它的一個(gè)分布:
第一點(diǎn),磷酸鐵鋰這一類動力鋰電池,它的能量密度目前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化批量供貨的基本上做到150瓦時(shí)/公斤,包括上午CATL在它的介紹里邊明年要做到160瓦時(shí)/公斤以上,它重要的應(yīng)用領(lǐng)域還在大巴車上這樣一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,它把能量密度提升的一個(gè)前提或者一個(gè)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(shí)數(shù)做到200或者300安時(shí)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(fù)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(fù)極還是石墨類的為主,它的能量密度大概做到230瓦時(shí)/公斤左右的水平,低一點(diǎn)做到210左右,高一點(diǎn)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(fù)極材料做一個(gè)解決,它的能量密度我們大概可以做到250瓦時(shí)/公斤,它的安時(shí)數(shù)我們可以做到,比如186做到3安時(shí)以上、21700做到5安時(shí)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(gè)系統(tǒng)的提升,在2020年我們做一個(gè)批量應(yīng)用。第一個(gè)是磷酸鐵鋰這個(gè)方向,我們跟硅碳做一個(gè)匹配的話可以能量密度做到200瓦時(shí)/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(shí)/公斤的產(chǎn)品,這個(gè)在新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)里邊300瓦時(shí)/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(xiàng)目,這個(gè)在2020年的時(shí)候從合同的內(nèi)容來看,它的配套數(shù)量要達(dá)到1萬輛乘用車的水平。
同時(shí)我們一些的鋰離子技術(shù)開發(fā)也在進(jìn)行,比如前面提到400瓦時(shí)/公斤,我們要做到裝車驗(yàn)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(shí)/公斤。再有一個(gè),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(shí)/公斤的水平,也去做這樣的裝車演示驗(yàn)證。再有一類,固態(tài)電池,我個(gè)人的觀點(diǎn),固態(tài)電池首先要實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的固態(tài)化,這條技術(shù)路線在2020年的時(shí)候有一些公司會實(shí)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(shí)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(shí)/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(gè)技術(shù)的儲備,大概是在比如要我們10年或者15年的時(shí)間甚至更長的時(shí)間才能實(shí)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(shí),在下面的六個(gè)方面,我個(gè)人總結(jié)的是在2017年比較亮點(diǎn)的一些技術(shù)進(jìn)展或者有技術(shù)突破的這樣一個(gè)領(lǐng)域:
第一,在正負(fù)極材料方面取得了新的進(jìn)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(shí)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(gè)產(chǎn)品的規(guī)劃基本上是在2萬噸以上的水平。負(fù)極材料是以硅碳和氧化亞硅作為重要的選擇,目前實(shí)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(shí)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(shí)/公斤每公斤,能量密度會達(dá)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(gè)技術(shù)創(chuàng)新還是比較快的,一個(gè)是盟固利,還有一個(gè)是威宏的,這兩個(gè)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(shí)/公斤在進(jìn)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(shí)候至少要充到80%這樣一個(gè)荷電狀態(tài)。
再有一個(gè),動力鋰電池?cái)?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(shí),在安全的角度,電池系統(tǒng)的熱失控和熱擴(kuò)散的控制技術(shù)取得了重大的進(jìn)展。比如像華霆?jiǎng)恿νㄟ^電池能量定向釋放的技術(shù),來對電池的安全性做了一個(gè)比較大的突破,電池在發(fā)生熱擴(kuò)散的情況下,電池系統(tǒng)的安全性可以得到保證。
再有一個(gè)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(gè)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(jìn)展會呈現(xiàn)出一個(gè)快速發(fā)展的態(tài)勢。
最后,給大家匯報(bào)一下電池標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀。目前,在我國動力鋰電池整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方面,一個(gè)是電池電碼編碼標(biāo)準(zhǔn),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(gè)編碼的規(guī)則,電池的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的形式在向汽車公司進(jìn)行供貨。
同時(shí),電池的安全性國家的強(qiáng)標(biāo)現(xiàn)在它的報(bào)批稿已經(jīng)完成了,電池的廠設(shè)計(jì)規(guī)范它的報(bào)批稿也已經(jīng)完成了,這兩個(gè)我想對電池公司做產(chǎn)品開發(fā)和廠房建設(shè)的時(shí)候是有比較大的影響,建議在座的各位對這兩個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)關(guān)注。
在電池安全這塊我著重強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),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(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)里面,維持一部分單體測試項(xiàng)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(gè)重要的測試項(xiàng)目,在電池的國家強(qiáng)標(biāo)里邊進(jìn)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(kuò)散時(shí)候電池系統(tǒng)的安全性。對它的一個(gè)要求是,我們希望電池在發(fā)生熱失控的時(shí)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(kuò)散,假如電池發(fā)生熱擴(kuò)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(gè)時(shí)間,允許乘員在這個(gè)時(shí)間內(nèi)逃生,整個(gè)熱失控、熱擴(kuò)散制定的原則或者原理是按照這樣一個(gè)層次來劃分的。這里面最差的一個(gè)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(jī)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(jì),希望設(shè)定5分鐘的時(shí)間或者說規(guī)定5分鐘的這樣一個(gè)逃生的時(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)最重要是體現(xiàn)在這方面安全性的一個(gè)要求,就是熱失控、熱擴(kuò)散測試的項(xiàng)目。
我們在整個(gè)安全標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的情況下,我們對電池的單體、系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制性的檢測,這是汽研中心測試的統(tǒng)計(jì)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(shí)候,他的電池系統(tǒng)能量密度基本上做到400瓦時(shí)/公斤,成組的效率或者成組率也有一個(gè)比較大的提升,基本上做到了0.74,實(shí)際上這是在2018年的情況,比如像到明年或者后年的時(shí)候,大家普遍的預(yù)期是,補(bǔ)貼的政策會做一個(gè)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(dá)到這樣一個(gè)基本的判斷,對整個(gè)電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或者對單體電池的選型還是奔著這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)在做電池的選擇。
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