2017年我國(guó)動(dòng)力電池材料、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
圖為中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所主任肖成偉先生做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運(yùn)行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，加大動(dòng)力及儲(chǔ)能電池的開發(fā)應(yīng)用，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團(tuán)股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò)科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國(guó)電池市場(chǎng)年會(huì)暨2016年第一屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)、2016年第二屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會(huì)聚集了來(lái)自政府主管部門領(lǐng)導(dǎo)、知名科研機(jī)構(gòu)專家、新能源汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機(jī)構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會(huì)。
在本次會(huì)議上，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所主任肖成偉做了題為《2017年我國(guó)動(dòng)力電池材料、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)》的專題報(bào)告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
肖成偉：我這個(gè)內(nèi)容稍微調(diào)整了一下，還是講發(fā)展的趨勢(shì)，在不同會(huì)議上也講了很多了，現(xiàn)在再重復(fù)一遍。我這個(gè)報(bào)告分兩塊內(nèi)容，一塊是技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，還有自己對(duì)市場(chǎng)的看法，這兩塊內(nèi)容向諸位做一個(gè)匯報(bào)。
吳老師也講了，國(guó)家層面現(xiàn)在有幾個(gè)規(guī)劃，一個(gè)是路線圖，中國(guó)制造2025的路線圖，一個(gè)是技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀趨勢(shì)，一個(gè)是市場(chǎng)的趨勢(shì)。電動(dòng)汽車這個(gè)領(lǐng)域我想在國(guó)內(nèi)外都有比較快速的發(fā)展，在中國(guó)也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，從發(fā)展的方向來(lái)看還沒有問(wèn)題，中國(guó)政府對(duì)新能源汽車處于大力的支持。
電池這塊，我想是對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展最為核心的一個(gè)關(guān)鍵的零部件。從過(guò)去這幾年一直到未來(lái)的一段時(shí)間，我想都是研究和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)，也是政府支持的熱點(diǎn)。這里面其實(shí)大家關(guān)注的還是鋰離子，鋰離子是關(guān)注的焦點(diǎn)。鉛酸尤其在低速車?yán)镞吺怯斜容^大的發(fā)展，鎳氫電池，從現(xiàn)在豐田的整個(gè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，也是慢慢的在向鋰離子這方面轉(zhuǎn)變，包括新一代的普銳斯也在采用鋰離子電池。
剛剛說(shuō)的鉛酸電池，我想現(xiàn)在正在制定純電動(dòng)低速車的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我想后面國(guó)家政府也會(huì)對(duì)低速車有一系列的政策和措施推出來(lái)。我個(gè)人的看法，在這樣一個(gè)領(lǐng)域還是以支持鋰離子電池為主，而不是說(shuō)通過(guò)這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施、一些政策的扶持來(lái)推動(dòng)鉛酸電池行業(yè)的發(fā)展，我想最主要還是鋰離子電池作為主要發(fā)展的產(chǎn)品。這里面對(duì)鋰離子來(lái)說(shuō)，無(wú)論現(xiàn)在做方形的還是軟包的，包括做圓柱的，其實(shí)不同的企業(yè)會(huì)有不同的技術(shù)產(chǎn)品的選擇，這幾類電池里邊都有一些企業(yè)在做研究和規(guī)?；纳a(chǎn)。從國(guó)家規(guī)劃的角度來(lái)說(shuō)，其實(shí)還是著眼于電動(dòng)汽車未來(lái)有很好的發(fā)展趨勢(shì)，一方面是油耗、法規(guī)的要求，包括碳交易的政策推出來(lái)，我想無(wú)論是日本、美國(guó)、中國(guó)包括德國(guó)、歐盟這些國(guó)家，他也在做動(dòng)力電池一些支持的項(xiàng)目，包括技術(shù)的開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的工作。
在中國(guó)，剛才吳老師講了三個(gè)計(jì)劃，一個(gè)是《節(jié)能與新能源汽車國(guó)家的規(guī)劃（2012—2020年）》，從2012年底開始啟動(dòng)的創(chuàng)新工程，8家企業(yè)基本上是按照這里邊的要求，已經(jīng)都達(dá)成了，7家已經(jīng)通過(guò)了驗(yàn)收，支持的經(jīng)費(fèi)現(xiàn)在已經(jīng)都撥付到各個(gè)企業(yè)去了?！笆濉毙履茉雌囍攸c(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)里面現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了兩期的指南，去年的一期已經(jīng)申請(qǐng)完了，今年一期前一段時(shí)間剛發(fā)布，我想很多企業(yè)也會(huì)申請(qǐng)這些項(xiàng)目，這里邊其實(shí)對(duì)電池是從基礎(chǔ)研究到一些中試的產(chǎn)品，到一些規(guī)?；漠a(chǎn)品，這里邊都有涉及，比如剛才吳老師提的300、400、500的標(biāo)準(zhǔn)，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化不同的要求。再一個(gè)，在中國(guó)制造2025里面提的這些能量密度的指標(biāo)，基本上跟新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)內(nèi)容是一致的。
我在這里邊再說(shuō)一下，剛才也是吳老師提的，其實(shí)在這里邊，在重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)里邊這是一個(gè)指標(biāo)，任何一個(gè)企業(yè)來(lái)申請(qǐng)的時(shí)候，如果達(dá)到這樣一個(gè)項(xiàng)目，交賬的時(shí)候必須達(dá)到這樣一個(gè)指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)需要第三方出一些相關(guān)的檢測(cè)報(bào)告，做一個(gè)證明的，而且在中國(guó)制造2025里邊這是一個(gè)目標(biāo)，需要大家努力去達(dá)成的，最終能不能達(dá)成還要看各個(gè)企業(yè)，包括一些研究機(jī)構(gòu)所努力的結(jié)果。
這個(gè)就是在中國(guó)2025“7+1”路線圖里，我簡(jiǎn)單的做一個(gè)介紹，分兩塊，一個(gè)是純電動(dòng)車用的，還有一個(gè)是插電式混合動(dòng)力用的，這里邊指標(biāo)替代還是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的，比如說(shuō)尤其我們電池的這樣一個(gè)目標(biāo)，我們是把能量密度設(shè)定在350Wh/kg，系統(tǒng)要做到250Wh/kg，包括提到的循環(huán)壽命，4000、4500到5000，包括成本這些指標(biāo)，提的還是非常高的，引導(dǎo)這樣一個(gè)行業(yè)，無(wú)論從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化這些角度，多做一些工作。
前邊是純電動(dòng)的，后邊是一個(gè)插電。再看一下中國(guó)政府通過(guò)三個(gè)五年計(jì)劃對(duì)動(dòng)力電池持續(xù)的支持，尤其在鋰離子電池這塊，三個(gè)五年計(jì)劃之后整個(gè)發(fā)展變化的趨勢(shì)。大家可以從這里邊很明顯的看到，還是跟中國(guó)政府支持的導(dǎo)向有關(guān)的，就是說(shuō)以純電驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)向，電池的能量密度向著越來(lái)越高的角度發(fā)展，但是一個(gè)前提要保證安全，循環(huán)壽命要滿足要求，包括成本、價(jià)格要滿足要求。從材料體系看，負(fù)極基本上以碳為主，正極材料會(huì)有大的變化，比如大家從前面看，包括我們現(xiàn)在錳酸鋰、鈷酸鋰等一些材料，還有鋰硫、空氣、全固體電池，都在支持。從整個(gè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，希望通過(guò)一些不同材料體系的選擇，來(lái)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能量密度越來(lái)越高的混合動(dòng)力電池，在新能源車這樣的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。
從安全性的角度來(lái)說(shuō)，還是以滿足中國(guó)政府頒布的一些推薦性的標(biāo)準(zhǔn)為一個(gè)主要的要求，這樣一些標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是在新能源汽車的準(zhǔn)入和產(chǎn)品準(zhǔn)入里邊應(yīng)用，其實(shí)已經(jīng)變成一個(gè)強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，從安全性的角度來(lái)說(shuō)，要滿足31485的要求，目前來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)，或者說(shuō)從單體到模塊、到系統(tǒng)，他的安全性都要滿足這些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)業(yè)內(nèi)最新的，現(xiàn)在產(chǎn)品準(zhǔn)入引用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里邊，對(duì)電池的模塊和單體的針刺現(xiàn)在是暫時(shí)不去做的，我想在做高比能的電池的企業(yè)，聽到這個(gè)消息有可能松一口氣。但是另外一個(gè)角度，從系統(tǒng)角度講，提了一個(gè)更高的要求，整個(gè)導(dǎo)向還是對(duì)系統(tǒng)會(huì)提越來(lái)越高的要求，安全性這塊來(lái)出發(fā)的。我想后面大家對(duì)安全性，還是希望從系統(tǒng)的角度多去考慮一些，從設(shè)計(jì)、從技術(shù)研發(fā)。
前面說(shuō)了國(guó)家層面，從企業(yè)層面的角度來(lái)看，各個(gè)企業(yè)還是以能量型的電池作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的主要取向，還要跟整個(gè)汽車的一些產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求做一個(gè)匹配，所以說(shuō)企業(yè)從他的戰(zhàn)略規(guī)劃角度，或者從他的路線圖制定的角度來(lái)看的話，他會(huì)做功率型的、能量功率兼顧型和能量型的三大類產(chǎn)品，但是跟國(guó)家法規(guī)要求匹配的話，還是能量型的作為一個(gè)主要的產(chǎn)品跟技術(shù)曲線，當(dāng)然前面說(shuō)的功率型的或者能量功率兼顧型的也都會(huì)去做。
這是日本的，HVE車載能源的，還是以插電的和混合動(dòng)力的為主。索尼的還是以18650為主做一些產(chǎn)品的應(yīng)用，無(wú)論他應(yīng)用在乘用車?yán)镞?，還是用在物流車或者大巴車這樣的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)主要是CATL和力神作為一個(gè)例子，實(shí)際還是剛才說(shuō)的，還是以插電式的混合動(dòng)力，還是以能量功率兼顧型的電池和能量型的幾個(gè)維度作為一個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的趨向，這里邊還是以能量型的為主，然后能量功率兼顧型的電池，共開發(fā)三類電池。
在國(guó)內(nèi)企業(yè)開發(fā)的電池，目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)的基本上還是以磷酸鐵鋰為主，包括應(yīng)用在乘用車?yán)镞?，還有專用車、大巴車。但是從現(xiàn)在國(guó)家頒布的這樣一些路線圖，包括下一步補(bǔ)貼政策來(lái)看，還是向著高比能電池的方向在做一些引導(dǎo)。所以說(shuō)下一步我想各個(gè)企業(yè)在盡可能的提高磷酸鐵鋰電池能量密度的同時(shí)，也會(huì)加大力度來(lái)開發(fā)和推廣三元電池的一些產(chǎn)品。
從這個(gè)角度來(lái)看，磷酸鐵鋰應(yīng)該做到130Wh/kg以上，或者說(shuō)要達(dá)到140Wh/kg左右，這樣我想有一些企業(yè)會(huì)做到這樣一個(gè)產(chǎn)品的屬性。在三元材料方面，我想基本上應(yīng)該做能量型的要做到200—250Wh/kg。國(guó)內(nèi)基本上以三元材料作為選擇，負(fù)極還是以石墨為主，他開發(fā)的一些產(chǎn)品基本上會(huì)在200Wh/kg每公斤左右，低一些的可能會(huì)低到160Wh/kg左右，高一些的我們會(huì)高到250Wh/kg左右，當(dāng)然快充的用碳酸鋰相對(duì)來(lái)說(shuō)低一些，大概會(huì)做到90Wh/kg這樣的水平。
國(guó)內(nèi)外三元電池做的這樣一個(gè)對(duì)比，其實(shí)從單體的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外的水平基本上都差不多，現(xiàn)在大家的差距在規(guī)模化生產(chǎn)之后、系統(tǒng)集成之后做的電池水平。一方面，我們?cè)趩误w的自動(dòng)化水平方面，我們需要再做一些調(diào)整。另外，在系統(tǒng)集成這一塊，我們也需要去做一個(gè)比較大的技術(shù)提升，包括前面有同事提到SOC、SOH、SOP一些算法，包括一些系統(tǒng)集成之后，他的整個(gè)測(cè)量精度，包括控制等等，還是需要做很多的工作。
從動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，正極材料基本上有三大類，負(fù)極的是以碳材料為主，硅碳材料復(fù)合材料大家在做研究，其中氧化物是以鈦酸鋰為主要的材料選擇。把這幾個(gè)做一個(gè)匹配的話，大家可以看一下，我們從能量密度這個(gè)角度來(lái)看，我們做到100、200和300，前邊說(shuō)了這樣一些材料給他做這樣的匹配，我們就可以開發(fā)相應(yīng)的一些產(chǎn)品出來(lái)，同時(shí)我們會(huì)把隔膜、電解液做這樣一個(gè)應(yīng)用，也有不同的選擇。從成本的角度，我們最終一個(gè)結(jié)果，還是希望能夠做到單體電池1Wh在1元錢以內(nèi)，把前面的做一個(gè)結(jié)合，再深入一點(diǎn)，到2020年我們能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系，包括做燃料電池的能量密度。在藍(lán)色上面這個(gè)基本上都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的，無(wú)論我們磷酸鐵鋰的、333、532和811的材料，都在里面應(yīng)用。石墨，我們的天然石墨、人造石墨等等也實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。隔膜這個(gè)基本上PPP都在里面用，為了實(shí)現(xiàn)高比能的發(fā)展，剛剛說(shuō)到在陶瓷表面要做一個(gè)涂層。在2020年可以實(shí)現(xiàn)的材料體系，藍(lán)的這一塊基本上是以去年各個(gè)企業(yè)申請(qǐng)的一個(gè)材料體系。
我再把圓柱形的稍微說(shuō)一下，18650，我個(gè)人認(rèn)為比較長(zhǎng)的一段時(shí)間會(huì)有一個(gè)生命周期存在的?，F(xiàn)在這種產(chǎn)品，設(shè)備實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，所以從規(guī)?；a(chǎn)的角度來(lái)說(shuō)他的成本可以做到比較低，但是在時(shí)間之內(nèi)，在18650的基礎(chǔ)上把能量做提高，從2.6、2.8，提高到4安時(shí)、4.5安時(shí)，是我們提高20700、2065等圓柱型的，我們可以從系統(tǒng)集成角度盡可能減少它串并聯(lián)的數(shù)量。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，還是希望能夠把電池的容量做大，從新體系電池，比如2030年以前像鋁空氣、鋰硫全固態(tài)電池有可能會(huì)實(shí)現(xiàn)它的產(chǎn)業(yè)化或者說(shuō)一個(gè)實(shí)用化的應(yīng)用，我個(gè)人認(rèn)為還是需要比較長(zhǎng)的時(shí)間。
這是做產(chǎn)品公告的時(shí)候引用的一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有一部分會(huì)抽出來(lái)做成一個(gè)國(guó)家強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)號(hào)已經(jīng)給了，正在指定過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)鋰離子電池安全性的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
后邊我就快速的過(guò)一下，市場(chǎng)趨勢(shì)，無(wú)論方形的、圓柱、軟包的，在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車都有一個(gè)比較大的規(guī)?；瘧?yīng)用，而在全球形成了三大區(qū)域來(lái)做動(dòng)力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的工作，包括美國(guó)、德國(guó)和東亞。從投資的角度來(lái)說(shuō)，近幾年投資的強(qiáng)度、投資的規(guī)模，現(xiàn)在都不斷的在加大。投資的強(qiáng)度，隨著規(guī)模的增大，投資的強(qiáng)度呈現(xiàn)出一個(gè)比較快速下降的趨勢(shì)。我想對(duì)投資來(lái)講，從投資的角度來(lái)看，目前從硬件角度來(lái)看，1Wh基本上在5毛到7毛之間，我想從自動(dòng)化的角度、生產(chǎn)線控制角度還說(shuō)得過(guò)去，這個(gè)也是可以作為一個(gè)企業(yè)投資考量的參數(shù)。在國(guó)內(nèi)這一塊，從產(chǎn)業(yè)化的這個(gè)角度形成的還是比較完善的，一個(gè)是材料，一個(gè)是裝備，一個(gè)是電池，系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)化，梯級(jí)利用，包括測(cè)試評(píng)價(jià)，形成了非常完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系。整個(gè)產(chǎn)業(yè)投資超過(guò)1000億，100多家的動(dòng)力電池企業(yè)做這樣的產(chǎn)業(yè)化工作。去年裝車大概要超過(guò)160億Wh，今年我想在這個(gè)基礎(chǔ)上增長(zhǎng)5%，有可能會(huì)達(dá)到這樣一個(gè)水平。從價(jià)格角度來(lái)說(shuō)，前邊也提了一下，一定要考慮的就是沒有政府補(bǔ)貼的情況，從這個(gè)角度來(lái)看，系統(tǒng)集成之后電池的價(jià)格一定要在1.2元以內(nèi)。
新能源汽車的相關(guān)政策，一個(gè)是補(bǔ)貼完善，今年看來(lái)應(yīng)該能推得出來(lái)。再有，新能源汽車的企業(yè)核準(zhǔn)，今年有2到4家，目前有4家企業(yè)做了這樣的核準(zhǔn)。2025的動(dòng)力路線圖已經(jīng)發(fā)布了。動(dòng)力電池行業(yè)管理規(guī)范的實(shí)施現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了四批，明年會(huì)做調(diào)整，對(duì)所有的企業(yè)再做一輪重新的審核。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品準(zhǔn)入，現(xiàn)在已經(jīng)修訂完了，等待發(fā)布的還有動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見，現(xiàn)在各個(gè)部門征求意見基本上完成了，等待通過(guò)國(guó)辦發(fā)布。
這個(gè)前邊說(shuō)了一下，動(dòng)力電池產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)有三類產(chǎn)品，功率型的電池，能量功率兼顧型的電池，能量型的電池，針對(duì)不同的應(yīng)用，無(wú)論我們?cè)诔擞密囶I(lǐng)域，還是大巴車領(lǐng)域，我們會(huì)開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)?；膽?yīng)用和企業(yè)的發(fā)展。
我就講這么多。謝謝大家！
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