肖成偉：中國車用動力電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
5月22日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會展覽會在深圳會展中心開幕。國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組/會議主席肖成偉博士在技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
我介紹一下中國動力電池的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢。這里面包含我個人作為電動汽車研發(fā)專項(xiàng)的專家組成員介紹一下專項(xiàng)大致的進(jìn)展情況。主要是三個方面，一是動力電池的發(fā)展背景；動力電池的技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢；最后介紹動力電池的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化情況。
首先看看中國新能源汽車現(xiàn)在的發(fā)展趨勢，在目前來看，中國現(xiàn)在形成了全球電動汽車最大的市場，無論在行業(yè)的研發(fā)體系還是在產(chǎn)業(yè)體系，現(xiàn)在建立的相對來說比較完善。同時，國家發(fā)布了《新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》對新能源汽車產(chǎn)銷量做了很大的規(guī)劃，2020年預(yù)計能達(dá)到兩千萬量，2050年的時候占20%以上，如果按這樣的數(shù)字，有可能會超過600萬輛的水平。
在這里面，動力電池是新能源汽車發(fā)展最為關(guān)鍵的零部件，我們希望它是完美的電池，無論是能量密度還是安全密度，包括循環(huán)，快速充電、環(huán)境適應(yīng)性等等，能夠達(dá)到跟燃油車相媲美的程度。但實(shí)際上，現(xiàn)在還是很難做到這一點(diǎn)，我們只能說其中的幾項(xiàng)能夠做這到一點(diǎn)，這也是我們做動力電池這樣一個研究追求的目標(biāo)。
在這種情況下，中國政府發(fā)布了國家級的規(guī)劃，在這里面總共有四個規(guī)劃，涉及到動力電池相關(guān)的研究和產(chǎn)業(yè)化的內(nèi)容。節(jié)能新能源汽車的國家規(guī)劃；“十三五”新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)；中國制造2025；中國汽車中長期發(fā)展規(guī)劃。在這里面，對動力汽車的發(fā)展做了三個層次的發(fā)展規(guī)劃，第一是做到產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池，2020能夠做到300瓦時每公斤；新興鋰離子電池，2020年希望能做到400瓦時每公斤。在系統(tǒng)集成方面，希望在2020年的時候我們能夠做到超過200瓦時每公斤，希望達(dá)到210，甚至更高的技術(shù)水平的要求。
在國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)的研究內(nèi)容的布局，是按照6條創(chuàng)新部署了38項(xiàng)重點(diǎn)研究任務(wù)，撥款26億元，實(shí)施周期是5年。電池方面涉及到新體系電池，高并能電池，高功率長壽命電池，動力電池系統(tǒng)，新體系電池的研究，包括固態(tài)電池，再就是動力電池的測試，前駕的技術(shù)，從這六個方面對研究的內(nèi)容進(jìn)行了布局。今年是整個布局已經(jīng)結(jié)束。
在“中國制造2025”里面涉及到節(jié)能新能源汽車的技術(shù)路線圖，電池在這里面是作為非常關(guān)鍵的一個技術(shù)路線圖。在座的一些專家也都參與，黃博士也是一個重要的參與者，做節(jié)能新能源汽車的動力電池部分的路線圖的規(guī)劃。在這里涉及到兩大類，一類是用在純電動車?yán)锩妫芰啃蛣恿﹄姵亍Ｔ谶@里面提了這樣一個目標(biāo)是到2020年的時候我們希望單體能夠350瓦時每公斤，系統(tǒng)能做到250瓦時每公斤，成本希望能做到一塊錢一瓦時的水平。對汽車來說就是價格的水平，壽命我們也提了比較高，系統(tǒng)是做到3400，在安全性這一塊要滿足中國政府強(qiáng)制性的要求。這樣的指標(biāo)，我個人認(rèn)為還是有非常大的技術(shù)壓力來完成這樣的目標(biāo)，我個人認(rèn)為，300瓦時完成的可能性是非常大的，350瓦時每公斤完成的話還是需要我們做一個很大的技術(shù)方面的努力，才有可能達(dá)成。
在插電式混合動力車，2020要做到200瓦時每公斤，系統(tǒng)是20瓦時每公斤，系統(tǒng)是1.5元人民幣每瓦時的水平。在安全性這一塊也要滿足中國政府的一些法規(guī)要求。從目前的技術(shù)進(jìn)展的情況來看，2020年達(dá)成這些目標(biāo)應(yīng)該是沒有問題的，實(shí)現(xiàn)的可能性是非常大。
第二塊內(nèi)容，給各位介紹動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。通過中國政府的大力支持，以及在過去的3個五年計劃的經(jīng)歷中，動力電池的技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其實(shí)它也是跟中國政府的技術(shù)導(dǎo)向是密切相關(guān)的。也就是說，原來是混合動力和純電動要兼顧去支持，現(xiàn)在是以純電驅(qū)動作為主要的方向。包括插電式混合動力，現(xiàn)在能量功率兼顧型的電池是研發(fā)的熱點(diǎn)，也是支持的重點(diǎn)。新體系的電池我們也在進(jìn)行相應(yīng)的支持和開發(fā)。
到2020年，哪些電池能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，或者說哪些材料配備的電池會實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化呢？從這個表里面（PPT），我個人觀點(diǎn)是這樣的，有這樣一些材料配對的材料電池可以實(shí)現(xiàn)，比如說磷酸鐵鋰跟石墨配套的，在中國主要是用在大巴車和乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用，能量密度做到150瓦時每公斤，明年可能是做到160瓦時每公斤，后年有可能到180瓦時每公斤的水平。再提升它的技術(shù)指標(biāo)，負(fù)極材料要做一些改變。
對于62811或是ICE的，目前來看首先是在圓柱形的，也就是在18650實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，包括它跟硅碳負(fù)極材料做結(jié)合，也是在圓柱形的電池里面首先實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。它的能量密度，可以從200到270的范圍，這些都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，也就是說在新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)制訂了300瓦時每公斤的研究項(xiàng)目，它采用的技術(shù)路線，正級材料是鋼電子材料，62811，負(fù)極材料是用硅碳的。隔膜的采用薄型化的，我們做有機(jī)的改性或無機(jī)的改性。
做一些添加劑，在里面做應(yīng)用，它這樣一個單體量的能量密度基本上可以做到300瓦時每公斤的水平。如果我們做400瓦時每公斤的水平，采用的體系就是富鋰錳基這種材料，也就是現(xiàn)在的沖撞錳酸鋰（諧音），跟硅碳做匹配，能夠做到400瓦時/公斤的樣品電池。
在新體系電池這一塊，我個人覺得還是需要花很長的時間才能夠?qū)崿F(xiàn)它的適用化，無論是鋰流電池。對固太鋁，無論是鋰離子電池的固太化，現(xiàn)在研究的人很多，研究的企業(yè)、機(jī)構(gòu)很多，在這方面，鋰離子電池有可能在2020年的時候，它的一些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。金屬鋰還要滯后一些時間，我個人認(rèn)為滯后的時間比較長一些。
在國家政策的引導(dǎo)和支持下，很多一些企業(yè)在中國做產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化工作，也做了這樣一些路線圖的規(guī)劃，這個是方形電池的路線圖的規(guī)劃，比亞迪和國宣的，國宣和比亞迪對磷酸鐵鋰和三元材料電池做了一些規(guī)劃，其他的規(guī)劃進(jìn)展對市場的應(yīng)用和市場的接受度還是非常好的。
這是軟包裝電池的企業(yè)情況，包括萬向、蒙古里、萬向公司的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)劃。這個是力神公司，不但做軟包的方形、圓柱的，各類體系的材料都在做，這是三元材料的規(guī)劃，磷酸鐵鋰的規(guī)劃，圓柱形的規(guī)劃。這是軟包裝電池的規(guī)劃，2018年典型的推出了一些量產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)用在乘用車和大巴車領(lǐng)域。
而在材料這一塊，高鎳的材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的工作，比如說811容量可以超過200每克的水平，負(fù)極材料，硅碳和氧化亞硅在18650電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用。而在高比能電池這一塊現(xiàn)在進(jìn)展的速度也很快，主要是用在乘用車的領(lǐng)域，單體的能量密度做到230左右的范圍，這個是在今年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化的應(yīng)用，也就實(shí)現(xiàn)了批量化的配套，明年有可能會達(dá)到260或270的指標(biāo)要求。
在快通類的電池這一塊，進(jìn)展也是很快的，蒙古力公司推出快充型的公司，單體兩120瓦時/公斤，可以做到6倍率的充電，這些電池在冬奧會要做批量的應(yīng)用，也是在零下30度要實(shí)現(xiàn)它的技術(shù)突破，進(jìn)行一個規(guī)模化的應(yīng)用，做車輛的運(yùn)營。梧桐動力做的電池，現(xiàn)在也在推出第三類的快充電池，希望做到200瓦時/公斤，在大巴車、乘用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。
在數(shù)字化工廠和智能制造這一塊，目前已經(jīng)顯現(xiàn)出比較好的發(fā)展趨勢，也就是說，在未來工廠的建設(shè)和生產(chǎn)線的建設(shè)，包括工藝包的提供，會形成一個動力電池工廠的系統(tǒng)解決方案。我想這個對推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)的提升和成本的下降，我覺得會有一個比較大的影響。
同時，我們在安全性技術(shù)這一塊也實(shí)現(xiàn)了比較大的突破，尤其是在電池系統(tǒng)發(fā)生熱失控和熱擴(kuò)散的情況下，能夠保證電池系統(tǒng)的安全性。這個是對軟包和方形電池進(jìn)行的防火墻熱擴(kuò)散組裝技術(shù)的研究結(jié)果，這是在18650圓柱形電池做的電池系統(tǒng)里采用了一些新的組裝技術(shù)，在熱失控發(fā)生的情況下保障系統(tǒng)的安全性。
同時，在電池的利用和資源回收這一塊，中國越來越多的企業(yè)給予了很大的關(guān)注，有些企業(yè)也在做相應(yīng)的規(guī)模化的示范工作。鐵塔公司等等，這些公司在做電池的替級利用，在使用以后，在其他一些領(lǐng)域做二次利用的工作。在二次利用中，對鋰離子電池的資源，包括它的鎳、鈷錳，鋁箔、銅箔也要做資源的回收，現(xiàn)在很多的企業(yè)也在做，比較典型的邦普、格林美第三方企業(yè)，還有一些電池企業(yè)也在做資源的回收，比如說比亞迪等等。
介紹新能源汽車在重點(diǎn)研發(fā)方向大致的進(jìn)展情況，300瓦時/公斤產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池研究方面，現(xiàn)在應(yīng)該是四家企業(yè)獲得了國家的支持，一個是年論時代、國宣、中華鋁電，從進(jìn)展的情況來看，300瓦時/公斤的技術(shù)應(yīng)該都實(shí)現(xiàn)了，最主要是在它的安全性、循環(huán)壽命等等這一塊還要做很多的技術(shù)提升，才能夠滿足整車廠的需求。這一類電池在2020年項(xiàng)目結(jié)束的時候，配套的整車數(shù)量應(yīng)該是超過1萬輛，并且這些車也是要上牌公告的。從應(yīng)用的角度來說，在全球還是領(lǐng)先的，如果達(dá)到1萬輛的配套水平。在400瓦時/公斤的新興電池，以北京大學(xué)和物理所兩大團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)在開發(fā)了富鋰錳基的材料，現(xiàn)在做到400毫安時/克的水平，和硅碳材料做匹配，可以實(shí)現(xiàn)400瓦時/公斤的原理樣機(jī)的基礎(chǔ)。中間對電壓的衰減、備力，安全性等等還有很多技術(shù)性的技術(shù)工作還要去做研究。
最后就給大家介紹一下動力電池標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的情況。在中國，現(xiàn)在在標(biāo)準(zhǔn)化的體系建立的相對來說比較完善，里面涉及到電性能、安全性、回收利用等相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在都已經(jīng)制定完成，或者正在制定過程中。有一些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被中國政府采納，比如說在新能源汽車的企業(yè)準(zhǔn)入和產(chǎn)品準(zhǔn)入這一塊，新能源汽車的示范應(yīng)用推廣，車型的目錄申報方面，包括新建的純電動乘用車企業(yè)管理規(guī)定等都進(jìn)行了應(yīng)用。當(dāng)然，汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件，原來是工信部牽頭做的，現(xiàn)在是轉(zhuǎn)移到中國汽車工業(yè)協(xié)會牽頭來組織，這些標(biāo)準(zhǔn)在里面都進(jìn)行了一些相應(yīng)的引用。
同時，為了滿足，或者說為了提升動力電池的安全性，在里面又單獨(dú)制定了一些安全技術(shù)條件，電動大巴車有熱失控的安全技術(shù)條件，通過這個才能完成產(chǎn)品準(zhǔn)入。這就是大巴車?yán)锩娴臒崾Э氐募夹g(shù)條件的要求，只有達(dá)到這樣的要求之后才能夠在大巴車領(lǐng)域應(yīng)用。目前來說，磷酸鐵鋰基本上可以滿足這個要求，三元材料有很少一部分可以滿足這個要求，這個要求相對來說還是比較高，對電池過充20%，還要加熱到300度，看它有沒有發(fā)生熱失控的現(xiàn)象。這個從技術(shù)的角度來說還是非常難的，但是國內(nèi)有一些小部分三元電池的企業(yè)已經(jīng)滿足這樣的安全技術(shù)條件要求。
同時，在電池的編碼和規(guī)格尺寸這一塊，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布實(shí)施，編碼現(xiàn)在在申請工信部的企業(yè)準(zhǔn)入目錄的時候要進(jìn)行相應(yīng)的申報工作。標(biāo)準(zhǔn)尺寸這一塊，從行業(yè)的角度，還是希望能夠盡量的減少電池的規(guī)格尺寸的數(shù)量，希望能夠集中，這樣對將來的電池替級利用，互換，包括成本的降低，還是有非常大的作用。同時，現(xiàn)在正在開展的一些標(biāo)準(zhǔn)，像電動汽車鋰電池，蓄電池的安全要求，這是國家的強(qiáng)標(biāo)，也就是法律，必須要達(dá)到這樣的要求，才能在整車?yán)锩孢M(jìn)行應(yīng)用。這個標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已經(jīng)基本上制定完成，下個月要做一個最終的審核。再有一個是鋰離子電池工廠設(shè)計規(guī)范，電池生產(chǎn)與處置工程項(xiàng)目規(guī)范，鋰離子電池工廠設(shè)計規(guī)范已經(jīng)制定完成，里面有一些標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性的，里面的防摩和安全這一塊，對投資做鋰離子電池企業(yè)建設(shè)的，或者是擴(kuò)廠的或是新建的企業(yè)，要關(guān)注這樣的設(shè)計規(guī)范。再有一個就是《電池生產(chǎn)與處置的工程項(xiàng)目規(guī)范》，屬于一個研編的項(xiàng)目，也是強(qiáng)制性的，屬于是研究編制，結(jié)果好的話可以做成這樣的正式標(biāo)準(zhǔn)，如果大家還有不同的意見，這個標(biāo)準(zhǔn)我們會擱置一段時間。
電池?zé)崾Э亍釘U(kuò)散的工作，相應(yīng)的研究成果已經(jīng)在動力電池安全性國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)里面引用，后面無論是做大巴車還是乘用車電池的企業(yè)，對熱失控、熱擴(kuò)散工作要給予高度的重視，只有通過這樣一個測試的情況下，它才能夠在整車廠應(yīng)用。它的結(jié)果應(yīng)該是，我們不希望它發(fā)生熱失控、熱擴(kuò)散，如果發(fā)生的情況下，我們不希望發(fā)生著火或爆炸的情況下，在高炳燃應(yīng)用的情況下不希望起火的情況，如果發(fā)生我們給乘員有5分鐘的逃生，有5分鐘的逃生允許電池發(fā)生爆炸或燃燒的情況。
電池系統(tǒng)能量密度、成組率變化趨勢分析，能量密度和成組效率逐漸在提升，從這個角度可以反映出整個行業(yè)的技術(shù)提升速度還是非常快的。從2017年145款電池系統(tǒng)和單體能量統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，整個系統(tǒng)效率應(yīng)該是67%。對磷酸鐵鋰來說，它的效率會更高一些，從單體到系統(tǒng)，大概是超過80%。而三元材料這一塊，因?yàn)榭紤]到一些安全性的問題，尤其是在乘用車的應(yīng)用領(lǐng)域，從單體到系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化系數(shù)會稍微低一些，現(xiàn)在大概是63%左右。目前好的轉(zhuǎn)化系數(shù)大概在0.7或0.71、0.72的水平，還是非常高的轉(zhuǎn)化系數(shù)。
（PPT）這是對不同的冷卻方式和不同的結(jié)構(gòu)的電池單體到系統(tǒng)的能量密度的統(tǒng)計結(jié)果，比如說自然冷卻的，基本上做到110瓦時/每公斤，風(fēng)冷的是120。對方形電池來說，系統(tǒng)的能量密度現(xiàn)在是到105，軟寶地是114，圓柱的是117，從數(shù)據(jù)的角度來說，圓柱形的電池系統(tǒng)集成完之后能量密度相對來說比較高，能量轉(zhuǎn)換的系數(shù)是最高的。在2017年前8批里面新能源汽車公告里面的電池系統(tǒng)的能量密度的統(tǒng)計結(jié)果，有按車型數(shù)量分布的，有按車輛的產(chǎn)量分布的，對乘用車。對大巴車來說，還是按電池系統(tǒng)的能量密度進(jìn)行分布。這是2017年的結(jié)果，對2018年來說，整個電池系統(tǒng)的能量密度現(xiàn)在逐漸在靠近補(bǔ)貼的上限要求，對大巴車來說基本上做到130瓦時/公斤，對乘用車做到140瓦時/公斤，明年會達(dá)到160瓦時/公斤，達(dá)到政府的補(bǔ)貼，對新能源汽車的推廣應(yīng)用還是有幫助的，推動了電池的快速提升。
對產(chǎn)業(yè)化的角度來說，2015年是160億瓦時，2016是280億瓦時，2017年是260億瓦時，2020年需求在1000億瓦時左右。2017年電池行業(yè)的年產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到了2000億瓦時，目前來看優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能還是處于不足的狀況。
對電池的壽命和成本來說，現(xiàn)在是跟補(bǔ)貼政策密切相關(guān)，對乘用車來說要做到8年/12萬公里，對商用車要做到5年20萬公里。對商用車的企業(yè)提的質(zhì)保期更長，有的是8年70萬公里，也有這樣的一些要求。從質(zhì)保期來說對電池生產(chǎn)企業(yè)的壓力還是非常大的。從價格的趨勢來看，去年大概是1.4元/瓦時，今年大概是1.2元/瓦時的水平，低的有可能到1元，高的也就是在1.4元左右。這樣的話，在沒有補(bǔ)貼的情況下，才有可能推動電池行業(yè)，包括新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。
我就給大家匯報這么多。謝謝大家！
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
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