2017年我國動(dòng)力電池材料、技術(shù)發(fā)展趨勢
圖為中國電子科技集團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(guān)分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動(dòng)力及儲能電池的開(kāi)發(fā)應用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò )科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場(chǎng)年會(huì )暨2016年第一屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì )聚集了來(lái)自政府主管部門(mén)領(lǐng)導、知名科研機構專(zhuān)家、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構代表以及媒體記者等500多人參會(huì )。
在本次會(huì )議上，中國電子科技集團公司第十八研究所主任肖成偉做了題為《2017年我國動(dòng)力電池材料、技術(shù)發(fā)展趨勢》的專(zhuān)題報告，以下是根據速記整理的內容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
肖成偉：我這個(gè)內容稍微調整了一下，還是講發(fā)展的趨勢，在不同會(huì )議上也講了很多了，現在再重復一遍。我這個(gè)報告分兩塊內容，一塊是技術(shù)發(fā)展的現狀和趨勢，還有自己對市場(chǎng)的看法，這兩塊內容向諸位做一個(gè)匯報。
吳老師也講了，國家層面現在有幾個(gè)規劃，一個(gè)是路線(xiàn)圖，中國制造2025的路線(xiàn)圖，一個(gè)是技術(shù)發(fā)展的現狀趨勢，一個(gè)是市場(chǎng)的趨勢。電動(dòng)汽車(chē)這個(gè)領(lǐng)域我想在國內外都有比較快速的發(fā)展，在中國也出現了一些問(wèn)題，從發(fā)展的方向來(lái)看還沒(méi)有問(wèn)題，中國政府對新能源汽車(chē)處于大力的支持。
電池這塊，我想是對電動(dòng)汽車(chē)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(chē)里邊是有比較大的發(fā)展，鎳氫電池，從現在豐田的整個(gè)發(fā)展趨勢來(lái)看，也是慢慢的在向鋰離子這方面轉變，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，我想現在正在制定純電動(dòng)低速車(chē)的國家標準，我想后面國家政府也會(huì )對低速車(chē)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)標準的制定和實(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。這里面對鋰離子來(lái)說(shuō)，無(wú)論現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(lèi)電池里邊都有一些企業(yè)在做研究和規?；纳a(chǎn)。從國家規劃的角度來(lái)說(shuō)，其實(shí)還是著(zhù)眼于電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)有很好的發(fā)展趨勢，一方面是油耗、法規的要求，包括碳交易的政策推出來(lái)，我想無(wú)論是日本、美國、中國包括德國、歐盟這些國家，他也在做動(dòng)力電池一些支持的項目，包括技術(shù)的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的工作。
在中國，剛才吳老師講了三個(gè)計劃，一個(gè)是《節能與新能源汽車(chē)國家的規劃（2012—2020年）》，從2012年底開(kāi)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)都達成了，7家已經(jīng)通過(guò)了驗收，支持的經(jīng)費現在已經(jīng)都撥付到各個(gè)企業(yè)去了?！笆濉毙履茉雌?chē)重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項里面現在已經(jīng)發(fā)布了兩期的指南，去年的一期已經(jīng)申請完了，今年一期前一段時(shí)間剛發(fā)布，我想很多企業(yè)也會(huì )申請這些項目，這里邊其實(shí)對電池是從基礎研究到一些中試的產(chǎn)品，到一些規?；漠a(chǎn)品，這里邊都有涉及，比如剛才吳老師提的300、400、500的標準，從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化不同的要求。再一個(gè)，在中國制造2025里面提的這些能量密度的指標，基本上跟新能源汽車(chē)重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項內容是一致的。
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(zhuān)項里邊這是一個(gè)指標，任何一個(gè)企業(yè)來(lái)申請的時(shí)候，如果達到這樣一個(gè)項目，交賬的時(shí)候必須達到這樣一個(gè)指標，這個(gè)指標需要第三方出一些相關(guān)的檢測報告，做一個(gè)證明的，而且在中國制造2025里邊這是一個(gè)目標，需要大家努力去達成的，最終能不能達成還要看各個(gè)企業(yè)，包括一些研究機構所努力的結果。
這個(gè)就是在中國2025“7+1”路線(xiàn)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(chē)用的，還有一個(gè)是插電式混合動(dòng)力用的，這里邊指標替代還是相對來(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，我們是把能量密度設定在350Wh/kg，系統要做到250Wh/kg，包括提到的循環(huán)壽命，4000、4500到5000，包括成本這些指標，提的還是非常高的，引導這樣一個(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。再看一下中國政府通過(guò)三個(gè)五年計劃對動(dòng)力電池持續的支持，尤其在鋰離子電池這塊，三個(gè)五年計劃之后整個(gè)發(fā)展變化的趨勢。大家可以從這里邊很明顯的看到，還是跟中國政府支持的導向有關(guān)的，就是說(shuō)以純電驅動(dòng)的導向，電池的能量密度向著(zhù)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(mǎn)足要求，包括成本、價(jià)格要滿(mǎn)足要求。從材料體系看，負極基本上以碳為主，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)展趨勢來(lái)看，希望通過(guò)一些不同材料體系的選擇，來(lái)開(kāi)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(chē)這樣的領(lǐng)域實(shí)現規模應用。
從安全性的角度來(lái)說(shuō)，還是以滿(mǎn)足中國政府頒布的一些推薦性的標準為一個(gè)主要的要求，這樣一些標準實(shí)際上是在新能源汽車(chē)的準入和產(chǎn)品準入里邊應用，其實(shí)已經(jīng)變成一個(gè)強制性的標準，從安全性的角度來(lái)說(shuō)，要滿(mǎn)足31485的要求，目前來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統，或者說(shuō)從單體到模塊、到系統，他的安全性都要滿(mǎn)足這些相應的標準要求。根據業(yè)內最新的，現在產(chǎn)品準入引用的國家標準里邊，對電池的模塊和單體的針刺現在是暫時(shí)不去做的，我想在做高比能的電池的企業(yè)，聽(tīng)到這個(gè)消息有可能松一口氣。但是另外一個(gè)角度，從系統角度講，提了一個(gè)更高的要求，整個(gè)導向還是對系統會(huì )提越來(lái)越高的要求，安全性這塊來(lái)出發(fā)的。我想后面大家對安全性，還是希望從系統的角度多去考慮一些，從設計、從技術(shù)研發(fā)。
前面說(shuō)了國家層面，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(chē)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)從他的戰略規劃角度，或者從他的路線(xiàn)圖制定的角度來(lái)看的話(huà)，他會(huì )做功率型的、能量功率兼顧型和能量型的三大類(lèi)產(chǎn)品，但是跟國家法規要求匹配的話(huà)，還是能量型的作為一個(gè)主要的產(chǎn)品跟技術(shù)曲線(xiàn)，當然前面說(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(chē)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)品的應用，無(wú)論他應用在乘用車(chē)里邊，還是用在物流車(chē)或者大巴車(chē)這樣的市場(chǎng)。國內主要是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(kāi)發(fā)三類(lèi)電池。
在國內企業(yè)開(kāi)發(fā)的電池，目前來(lái)看，國內的基本上還是以磷酸鐵鋰為主，包括應用在乘用車(chē)里邊，還有專(zhuān)用車(chē)、大巴車(chē)。但是從現在國家頒布的這樣一些路線(xiàn)圖，包括下一步補貼政策來(lái)看，還是向著(zhù)高比能電池的方向在做一些引導。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(kāi)發(fā)和推廣三元電池的一些產(chǎn)品。
從這個(gè)角度來(lái)看，磷酸鐵鋰應該做到130Wh/kg以上，或者說(shuō)要達到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，我想基本上應該做能量型的要做到200—250Wh/kg。國內基本上以三元材料作為選擇，負極還是以石墨為主，他開(kāi)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，當然快充的用碳酸鋰相對來(lái)說(shuō)低一些，大概會(huì )做到90Wh/kg這樣的水平。
國內外三元電池做的這樣一個(gè)對比，其實(shí)從單體的角度來(lái)看，國內外的水平基本上都差不多，現在大家的差距在規?；a(chǎn)之后、系統集成之后做的電池水平。一方面，我們在單體的自動(dòng)化水平方面，我們需要再做一些調整。另外，在系統集成這一塊，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，包括一些系統集成之后，他的整個(gè)測量精度，包括控制等等，還是需要做很多的工作。
從動(dòng)力電池發(fā)展趨勢來(lái)看，正極材料基本上有三大類(lèi)，負極的是以碳材料為主，硅碳材料復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(huà)，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(kāi)發(fā)相應的一些產(chǎn)品出來(lái)，同時(shí)我們會(huì )把隔膜、電解液做這樣一個(gè)應用，也有不同的選擇。從成本的角度，我們最終一個(gè)結果，還是希望能夠做到單體電池1Wh在1元錢(qián)以?xún)?，把前面的做一個(gè)結合，再深入一點(diǎn)，到2020年我們能夠實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的材料體系，包括做燃料電池的能量密度。在藍色上面這個(gè)基本上都實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化的，無(wú)論我們磷酸鐵鋰的、333、532和811的材料，都在里面應用。石墨，我們的天然石墨、人造石墨等等也實(shí)現了應用。隔膜這個(gè)基本上PPP都在里面用，為了實(shí)現高比能的發(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)現的材料體系，藍的這一塊基本上是以去年各個(gè)企業(yè)申請的一個(gè)材料體系。
我再把圓柱形的稍微說(shuō)一下，18650，我個(gè)人認為比較長(cháng)的一段時(shí)間會(huì )有一個(gè)生命周期存在的?，F在這種產(chǎn)品，設備實(shí)現了標準化，產(chǎn)品實(shí)現了標準化，所以從規?；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，在18650的基礎上把能量做提高，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，我們可以從系統集成角度盡可能減少它串并聯(lián)的數量。但是從長(cháng)遠來(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)現它的產(chǎn)業(yè)化或者說(shuō)一個(gè)實(shí)用化的應用，我個(gè)人認為還是需要比較長(cháng)的時(shí)間。
這是做產(chǎn)品公告的時(shí)候引用的一些國家標準，這些國家標準有一部分會(huì )抽出來(lái)做成一個(gè)國家強制性的標準，這個(gè)標準現在標準號已經(jīng)給了，正在指定過(guò)程當中，針對鋰離子電池安全性的強制性國家標準。
后邊我就快速的過(guò)一下，市場(chǎng)趨勢，無(wú)論方形的、圓柱、軟包的，在電動(dòng)汽車(chē)、儲能、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)都有一個(gè)比較大的規?；瘧?，而在全球形成了三大區域來(lái)做動(dòng)力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的工作，包括美國、德國和東亞。從投資的角度來(lái)說(shuō)，近幾年投資的強度、投資的規模，現在都不斷的在加大。投資的強度，隨著(zhù)規模的增大，投資的強度呈現出一個(gè)比較快速下降的趨勢。我想對投資來(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(xiàn)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。在國內這一塊，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，系統集成，標準化，梯級利用，包括測試評價(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(chē)大概要超過(guò)160億Wh，今年我想在這個(gè)基礎上增長(cháng)5%，有可能會(huì )達到這樣一個(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(méi)有政府補貼的情況，從這個(gè)角度來(lái)看，系統集成之后電池的價(jià)格一定要在1.2元以?xún)取?/p>
新能源汽車(chē)的相關(guān)政策，一個(gè)是補貼完善，今年看來(lái)應該能推得出來(lái)。再有，新能源汽車(chē)的企業(yè)核準，今年有2到4家，目前有4家企業(yè)做了這樣的核準。2025的動(dòng)力路線(xiàn)圖已經(jīng)發(fā)布了。動(dòng)力電池行業(yè)管理規范的實(shí)施現在已經(jīng)發(fā)布了四批，明年會(huì )做調整，對所有的企業(yè)再做一輪重新的審核。
新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品準入，現在已經(jīng)修訂完了，等待發(fā)布的還有動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展指導意見(jiàn)，現在各個(gè)部門(mén)征求意見(jiàn)基本上完成了，等待通過(guò)國辦發(fā)布。
這個(gè)前邊說(shuō)了一下，動(dòng)力電池產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢，對于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)有三類(lèi)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，針對不同的應用，無(wú)論我們在乘用車(chē)領(lǐng)域，還是大巴車(chē)領(lǐng)域，我們會(huì )開(kāi)發(fā)相應的產(chǎn)品，實(shí)現產(chǎn)品規?；膽煤推髽I(yè)的發(fā)展。
我就講這么多。謝謝大家！
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