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电动汽车百人会研讨:电池技术/产业研究
发布时间:2016-9-23

9月22日,中国电动汽车百人会第五次电动汽车热点问题研讨会举行。来自百人会、行业组织、科研机构、汽车厂家、电池行业的多位专家,以动力电池技术升级与产业链研究为话题展开讨论,多方为动力电池未来的技术升级、产业发展以及电池上下游相关行业的发展提出了多项意见和建议。

变革时期的动力电池产业

目前,动力电池正处于变革之中,技术升级的过程中,从全球趋势来看,大家都在往高比能量方向发展。比如,2018年可能大体上都在250Wh/kg,体积比能量大概在500Wh/L左右,2020年大家基本上在300Wh/kg,体积比能量在600500Wh/L以上,到2025年大概在350Wh/kg或者是体积比能量在700Wh/L。

电动汽车百人会研讨:电池技术/产业研究

欧阳明高 中国电动汽车百人会执行副理事长

会议主持人,中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高表示,在这个技术升级的过程中,我们现在还有很多问题,比如说比能量提高、成本下降,但是带来寿命尤其是安全性相关的问题,所以这一轮技术的变革会引起很多相关的问题,其实尤其是大家关注的安全性问题。目前,电动的能量水平都在向边界靠近,随着比能量的不断提升,技术的门槛就会持续的升高,技术门槛提高就会带来产业链上很多重组,产业的格局将会发生很大的变化。

欧阳明高指出,在未来的发展中,我们怎么来把这个产业链弄合理,现在公司特多,是不是需要有点龙头企业,龙头企业有那么两三家,规模能够跟现在世界上最大规模的电池企业相比,产业规划里面也有这方面的要求,怎么能建成多大的企业是合理的,创新程度是什么样子的,组织结构应该是什么样的,这些问题都需要讨论。

技术、市场的现状和趋势

目前,用在插电式混合动力、纯电动的电池种类包括了铅酸的、镍氢、锂电池等。但是从技术发展的趋势和产业升级的态势来说,锂离子电池现在还是目前技术和产业这样一个热点所在的领域。锂离子电池单纯是从结构来说,有原柱的、方形的、软包的。而从实际使用的层面来看,无论在储能还是汽车这样一些领域都有应用在里面。

电动汽车百人会研讨:电池技术/产业研究

肖成伟 中国电子科技集团公司第十八研究所主任

中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟表示,基于电动汽车现在和未来很好的发展预期,实际上各个国家对动力电池都做了比较全面的国家的规划,包括日本、韩国、美国等等这些国家,还包括德国,做了很深入的国家动力电池方面的一些规划。从设置的指标来说,设置的电池系统还是250瓦时/公斤,是这样一个水平,设置的内容还是从电池的产业链角度来设置,比如说从电池的这些关键的原材料,单体电池的研究,包括电池的产业化、系统集成应用,还包括梯级利用和资源回收,还有一个是标准体系等等这些内容在里面基本上都涵盖。

从安全性的角度来说,只要现在在汽车上用的,它的动力电池单体或者模块都通过了GB/T31485安全性的要求,目前从系统的角度现在有一些企业也通过了,但是在系统的安全性方面还是需要再进一步的提升和验证。

公司层面来说,像LG化学、三星、SK这些企业,其实从它整个产品规划角度来看还是向着高比能的方向发展,无论是应用在纯电动车、插电式、混合动力车里边,整个能量密度还是逐渐提升的。而日本的像日立、日产AESC公司,包括索尼等等这些,跟韩国的,包括跟前面提的中国的也是一致的,向高比能方向发展。像日产2018年量产大概在220瓦时/公斤,当然还是软包的电池,容量是56安时的,索尼还是以圆柱为主,无论用在轿车、大巴车,日立是插电式混合动力为主。

国内一个是CATL,一个是力神的,针对的像混合动力、插电式混合动力,包括纯电动,最主要是这几个方向来做这些产品的规划,能量密度也是逐年的在往上提升的,基本上跟国家规划的指标要求是一致的。

从市场角度来说,我觉得最主要是针对这几个市场,除了消费类之外,电动汽车、电动摩托车、电动自行车包括储能是锂离子电池现在主要应用的方向,在全球形成三个区域,德国、美国和东亚,中、日、韩这三大区域。从投资的角度来说,从全球来看,现在还是处于一个投资加大发展的态势,从投资的强度来看,通过产能规模的快速提升,它的投资强度有了一个比较快速的下降,从2012—2014年每个千瓦时250美元,降到了150美元千瓦时,有一个投资规模比较快速上升的这么一个发展的态势。

国内这方面形成了比较完整的产业链,从电池到装备、到生产装备、到梯级利用,中国是形成了最为完整的产业链体系,在国内也形成了长三角、珠三角、京津、中原地区动力电池产业化的聚集区域,整个产业投资是超过了1000亿,产能是超过了400亿,就是每年的年产能。2015年的时候装车也接近于160亿瓦时,超过了100家电池的企业来参与动力电池产业化的工作。

动力电池标准与测试

电动汽车标委会在09年时联合成立了一个动力电池的标准工作组,负责电池标准制定的相关工作。在这个标准工作组成立的时候有这样一些规划,涉及到的标准会涵盖这样一些内容,包括材料、装备、电池单体模块和系统的这样一些产品以及使用过程中一些要求相关的标准。

电动汽车百人会研讨:电池技术/产业研究

王 芳 中国汽车技术研究中心首席专家、新能源室主任

中国汽车技术研究中心首席专家、新能源室主任王芳表示,对于电池产品的评价我们还是从这三个其实也是我说的三纵三横,就是从单体模块到系统这三个层级,更多的关心的是从他的一致性和寿命,以及安全性三大方面会有具体细节的一些考评和评价。

2015年5月已经出台了一套电池标准和测试评价,测试的对象主要涵盖单体、模块和系统。评价的指标主要是集中于对于电池的一致性、电性能、寿命、安全几个方面的关注。关于电性能的测试,近1-3个月以来,电池无论是国内还是国外,主要是国内的产品,送样测试的能量密度200Wh/kg左右的样品会比较多。

安全性方面,电池是一个系统工程,电池的安全是相对的,不安全是绝对的,所以我们只能够从系统工程出发了解到每个单体,我们把每个单体的安全性要分级考虑,就是说它处于怎样的安全风险等级,附加上这个企业集成的保护。最后一个总结,我国动力电池的标准化已经初步的建立,后期的测试以及标准化的工作需要根据动力电池的研发、推广和应用不断的细化、补充和完善,也会根据新的问题出现不断的去改进。另外一个,想强调一下电池的安全,电池安全涉及到从单体到整车的各个层次,电池单体的供应商、系统的集成商、整车企业应该通力的协作,这样才能保证一个系统化产品的安全性。

车企的动力电池发展

比亚迪股份有限公司电池技术部经理江文峰表示,比亚迪新能源车是从客车到纯电动车、到混合动力车一直在做,目前应用到的系统是磷酸铁锂体系,纯电动可能会在2018年的时候用一些三元电池。像三元,我们希望是在2018年做到500Wh/L这样一个目标,重量能量密度大概240Wh/kg这样一个目标。磷酸铁锂方面我们希望做到150—160Wh/kg这样的水平,因为我们基本是两个路线都在做,到2020年的时候希望600Wh/L,大概是300Wh/kg这样的水平。

电动汽车百人会研讨:电池技术/产业研究

江文锋 比亚迪股份有限公司经理

单体我们现在感觉整个来讲,能量密度、安全、寿命、成本是应该从设计端考虑的方向,我们接触很多供应商材料很好,或者材料很不错,实际上成本下不来,做到电池里头整个车子,做电池成本比车还高,我觉得是没法接受的,所以我们考虑到整个能量密度提升,同时带来安全、成本的一些方面考虑。模组层面,比亚迪在做的基本是把大把车上的电池模组都标准化了,在整车的使用上可以进行扩展。系统层面,我们现在也做了不少工作,我们需要整个电池的能量密度、功率密度,这里想重点强调两个,一个是我们的热管理,另一个则是生产设备的自动化。

关于回收问题,因为比亚从2012年开始陆陆续续投放车,到现在已经有4年多了,逐渐这个问题会慢慢呈现出来。我个人觉得,回收利用最大的问题是在电池判定标准上,这个电池的价值判定标准,这里作为一个第三方,不管你回收企业或者电池回收,车厂来判定价值肯定希望卖的越贵越好,我们储能电站或者其他的回收企业希望你卖的越便宜越好,这个就有判定,因为只这个判定标准下来了,各方觉得有利可图的,有利润可赚的,可以去做这个事情,所以这个里面我觉得应该把一些判定标准定下来。

技术、行业、产业发展建议

深圳吉阳智云科技有限公司董事长阳如坤认为,在制定电池标准时,规格按照尺寸作为主参数,而不是把容量作为主参数,这样真正才能体现电池的规格。而电池的安全性主要三个方面,设计、制造、使用。设计方面,我觉得基于可制造的电池的设计非常缺乏,我也看国内的一些大企业,我们一些电池的设计,制造方面,制造性考虑相对来说是比较缺乏的,怎么样保证我设计的电池制造的合格率是最高的,这方面值得重视。从制造本身来说,我们主要是从制造的精度、控制、智能制造方面考虑。

动力电池制造的挑战我认为有以下几个方面,刚才说的尺寸规格,第二,单线的产能能不能提到更高,另外数字化的设计,还有我们制造过程的全监控,还有连续一体化的过程。在数字化设计,有一些电池厂,我认为数字化设计还有很多问题,从本身材料组配型、可制造的设计等等方面还缺乏。我想从未来制造的角度,我觉得动力电池的制造应该从大规模的角度来说,我们一定要强调连续化,因为我发现我们动力电池制造过程都是断断续续的,走一段停一段,很浪费材料、很浪费时间、更浪费我们整个制造过程的质量,这里我想提三个方面,一个是制料的连续一体化的过程,第二制片连续一体化,第三,烘烤,整个暂停是对我们动力电池制造过程影响提高效率大规模很重要的制约因素,这可能是立一些项目解决这个问题。

最后我想提一个简单的建议,装备方面,我认为,第一个,我们对工艺的研究不足。第二个,我们影响质量的因素,我们这里还缺乏一些监控。第三个,我们装备的基础确实国内相对来说比较差。这里我有一个简单的建议,第一个,我们应该做一个动力电池制造的路线图,来立项研究电池的工艺、制造方法和制造装备。第二个,从装备的发展来统一规划,专门来立项。第三个,要建立动力电池制造标准和制造装备的标准。

中航锂电(洛阳)有限公司总工程师肖亚洲表示,今天讨论的就是技术升级的事情,我个人的观点,这个技术升级对电池来讲是一个势在必行的事情,我觉得主要分两个方面。一个,确实是电池技术的升级,这个技术的升级是各个方面的,我们这个技术升级不仅仅是刚才说的那个技术指标提升的问题,实际上我们做电池的都知道,把电池做的,说200瓦时/公斤,240瓦时/公斤,300瓦时/公斤,从材料体系的选择上不是一件很难的事情,但是安全是最难的一件事情,这个安全就涉及到电池设计各个方面,实际上我觉得我们现在做电池很大的程度都是在解决安全的问题,包括我们中航锂电在安全方面这两年做的比较突出的一个,现在咱们大家都用陶瓷隔膜,不管是铁锂还是三元都用陶瓷隔膜,但现在我们在用比陶瓷隔膜,也算是一个升级,就是功能性的陶瓷隔膜,它比陶瓷隔膜性能更好一些。

安全方面,我们做了很多很细致的研究工作,简单的讲,研究一个不同体系、不同充放电状态下电池的内压、温度、电压、电流之间的关系,就是这一个课题我现在都花了快200块电池来做这件事情,我想表达这个意思就是说,我们所谓的技术升级必须是建立在这些扎扎实实的技术研究基础上的技术升级,实际上大家多多少少,做电池的都会涉及到技术升级。

关于产业链。刚才讲的300瓦时/公斤,我们一个感觉,现在在咱们国内应该重点扶持一些优秀的材料企业,就像刚才介绍的两家,贝特瑞、杉杉,国内都是很优秀的,为什么呢?我们现在升级要到300瓦时/公斤,就是要用到镍钴锂,要么就是811,要么就是硅碳负极这些材料,但是这些材料在咱们国内真还没有批量生产。 


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