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動力電池發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

鉅大LARGE  |  點擊量:2866次  |  2018年06月06日  

  以下為中國電子科技集團公司第十八研究所、863計劃節(jié)能及新能源汽車重大專項總體專家組專家肖成偉博士講話實錄:

  很感謝邀請今天來把中國動力電池的情況,給大家做一個簡要的介紹。因為這部分內容我已經(jīng)講過很多次的,在里面稍微做了一點點的內容的增加,在這也給大家做一個介紹。

  三塊內容,一個是電動車關鍵發(fā)展的一個概況,再有一個是電池技術的發(fā)展現(xiàn)狀,還有一個電池動力市場自己的判斷。那中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的面臨這樣一些挑戰(zhàn),剛才徐主任也在里面講的,其實無外乎就兩個,一個是對環(huán)境的影響,那就是說從氮氧化物等等這些,排放的這樣一個要求,再有一個就是能源安全這一塊。

  這個剛才徐主任也講了一下,中國的石油,進口這樣一個情況,包括石油生產(chǎn),也就是兩億噸國內的,進口的量逐漸增加,對外依存度也是在不停增加,工程院預測的2030年是超過70%,那再有一個就是政府,只有中國政府對乘用車企業(yè)的燃油平均消耗值,這個要求是越來越嚴格。這個大家可以看一下,就是這個按照這樣一個水平,這樣一個要求的話,對節(jié)能新能源汽車的發(fā)展,是很好的促進作用。

  那中國政府是從十一五直到現(xiàn)在的十三五,從這樣的一個研發(fā)體系的布局,對于節(jié)能新能源汽車來說,一直維持著三縱三橫的技術體系。

  那對研發(fā)的成果,那也進行了示范推廣,從2009年到現(xiàn)在這是第二期,對節(jié)能新能源汽車進行了大規(guī)模一個示范推廣的工作,第二期就是這個示范推廣工作第二期,從2013年開始,2013年到2015年總共是39個城市和城市群,88個城市參與這樣的示范,示范總的車的數(shù)量,按照各個省市上報計劃,是超過30萬輛。

  這個是2014年統(tǒng)計的這樣的示范數(shù)量,超過一千輛的城市,前兩天正好我在對一些城市又進行了一個現(xiàn)場的調研,像北京啊,上海,包括南京等等這樣一些城市,讓它整個的示范推廣的數(shù)量,都已經(jīng)超過了一萬輛。

  那對節(jié)能新能源汽車的產(chǎn)量的統(tǒng)計,也可以看出來,尤其從2014年開始,有一個爆發(fā)式的這樣一個增長,那尤其在今年的時候,在2014年的基礎上,還是呈現(xiàn)出一個翻倍增長的態(tài)勢。那從推廣的數(shù)量來看,我想今天是超過20萬輛,現(xiàn)在來看是沒有任何問題的。那整個的示范推廣的數(shù)量就是從2009年到今年的年底,整個的有可能會超過30萬輛,那再看一下推廣應用的這樣一些產(chǎn)品,那在乘用車和專用車這一塊,那在乘用車這一塊,還是以微型純電動和中高速的這樣一些汽車產(chǎn)品為主。

  也就是說在城鎮(zhèn)化,就是尤其在城郊結合部這一塊,我想實際上就是應該是低速車升級換代的產(chǎn)品,實際上就是有一些汽車的產(chǎn)品在里面去做了一個應用,現(xiàn)在給它歸到微型純電動車的領域。

  再有一個就是對私人的,中高速的這樣純電動車,也有一個比較大的需求,再有一個就是在物流車一個,我想今年從應用的情況來看,還是比較少,我想從明年有可能會有一個比較大量的這樣一個增加。在商用車這一塊,就是在大巴車這樣一個領域,插電式的混合動力大巴車和快充純電動車,這是兩個主要應用的產(chǎn)品。

  那再看一看它的關鍵零部件,尤其電池這一塊,就是在混合動力插電式的,純電動的,包括燃料電池的,電池是它的核心的這樣一個關鍵的零部件,這樣是對電池它會有一些不同的技術指標的需求,大家可以做這樣一個對比。

  那在這里面,其實是各種類型的這樣一些電池,都會有一些應用,包括鉛酸電池,包括超級電容器,包括鋰離子電池,再看看它這樣一個趨勢,實際上對鉛酸電池來說,在國內用的最多的應該是低速車領域,那在具有啟停功能的這樣一個車型里面,鉛酸電池應用的量也是非常大的。那鎳晶電池,還是在豐田系的混合動力車里面,根據(jù)我的了解,豐田在今后在混合電動車里面,會加大鋰離子電池的推廣力度。

  再看一下鋰離子電池這一塊,它鋰離子電池都會用,混合動力插電式混合動力和純電動的三個市場。

  在這個基礎上,各個國家對動力電池的支持力度也很大,也制定了一些相應的國家規(guī)劃,包括韓國,包括日本,包括美國,包括德國,那對基礎研究,對材料對電池對回收等等,就從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度,對這個相應的一些研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的工作進行支持,那中國現(xiàn)在正在實施的是兩個計劃,或者規(guī)劃,一個是科技部牽頭的,十二五的電動汽車重大專項這樣一個計劃,再有一個是工信部牽頭制定的,新能源汽車2015到2020的規(guī)劃,這兩個規(guī)劃對相應的一些電池研發(fā)的內容,都進行了大量的支持??萍疾窟@個通過963,873支撐項目對電池進行支持。

  而這個節(jié)能新能源汽車的,國務院發(fā)布這個規(guī)劃,是通過創(chuàng)新工程來對電池進行支持。那在十三五的時候,那國家對整個科研的體制進行了一個調整,那現(xiàn)在叫新能源汽車重點研發(fā)專項,相當于把973,863支撐的項目,這是科技部的一些項目,再有一個像工信部和發(fā)改委的項目做了一個整合,來做新能源汽車的研發(fā)內容的這樣一些布局和一些規(guī)劃。那在這里邊,還是沿用這個三縱三橫的這樣一個布局,在三縱這一塊,一塊就是插電式的,一個是插電式的一個再有一個燃料電池的,再有一個純電動的,這樣三種。

  他在這里邊就結合了基礎研究的,就是在能源這個,在信息這個,在材料科學這個,從基礎研究進行布局,再有做了幾個平臺,包括對外合作的一個國際合作的平臺,包括這樣一些示范的等等這樣一些平臺,做了這樣一個結合,在電池這一塊,在里邊涉及到六個大的方向,一個就是剛才說的基礎的研究的一塊內容,再有一個是高能量密度的一個內容,再有一個高功率密度的這樣一個,再有一個是新體系電池這么一塊內容,再有一個就是測試評價,那指標就是,從應用的角度來說,還是希望電池能做到三百瓦時每公斤,在車上進行一些裝車應用的考核。

  再有一個是,向著鋰離子電池極限的研究的內容,希望能做到400瓦時每公斤,是這樣一些指標的設置。

  那再看一下三個五年計劃下來之后,電池發(fā)展的一個趨勢,實際上從整個趨勢的角度來看,還是向著能量密度越來越高的這樣一個趨勢發(fā)展,實際上跟整車對電池的這樣一個要求是匹配的。從安全性的這個角度來說,目前是磷酸鐵鋰安全性最好的,那這個在中國應用的數(shù)量也是最大的,再有這樣一個電池,有一個批量的應用。

  現(xiàn)在大家關注的一個重點這塊,還是在三元這塊,我想無論是從安全性,還是從它的循環(huán),從它的成本這塊,我想還是需要做很多研究的工作。

  那從發(fā)展的趨勢來看,從正極材料來看,基本上還是這三類,就是一個層狀的,一個尖晶石的,一個橄欖石結構的,橄欖石結構的還是以磷酸鐵鋰為主,基本上還是以常規(guī)的尖晶石為主,這個是大家研究關注的一個重點,包括現(xiàn)在也是產(chǎn)業(yè)化的一個重點,那在33型的,523的,包括62811的,包括鎳含量更高的這一塊,我想這是目前大家研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的這樣一個重點,就是目前有批量應用的應該是在333型的,那在這個62811和鎳5,這樣一個高鎳的材料,我想現(xiàn)在大家也正在做產(chǎn)業(yè)化,但這個是下一步,我個人認為是應用的和產(chǎn)業(yè)化的一個重點。

  那在負極材料也是三大類,一個就是炭材料這塊,再有一個是合金,再有一個金屬氧化物這類,合金現(xiàn)在是研發(fā)的重點,也就是說以硅碳作為一個研發(fā)重點,石墨類的材料現(xiàn)在已經(jīng)是很成熟的產(chǎn)品。

  那把前面做這樣一個結合,看看動力電池的發(fā)展這樣一個趨勢,最左邊的這塊,我想在里邊,是以磷酸鐵鋰,在國內作為一個產(chǎn)業(yè)化的,現(xiàn)在比較成功的這樣一個產(chǎn)品,包括做混合的和石墨類材料做匹配的也有一些批量的應用,再有一個是超級電容器,現(xiàn)在也有批量的應用,這是目前在應用的這幾類比較大的這樣一個產(chǎn)品的種類。

  現(xiàn)在再提的這一塊,就是希望電池能夠做到300瓦時每公斤的,能夠實現(xiàn)批量化應用的,那這個我想應該是把前邊說的,就是一個是以高鎳材料為主,跟石墨類材料去匹配,尤其以硅碳的作為一個關注的一個焦點,就把這兩類匹配到一塊去,同時它要跟這些,比如說薄型的,改性的隔膜,做隔膜涂層的結合一下,它可以做到300瓦時每公斤,至少現(xiàn)在從實驗室,是做出一些樣品,電池是可以達到這樣一個指標的,我想這個就是300瓦時每公斤,各個企業(yè)采取的一個主流的技術路線,我個人認為是這樣的。

  那下一步這塊,就是以新體系的,鋰硫的或者說鋰空氣的為一個研發(fā)的重點,那我們也可以把這兩塊包含在內。

  再看一下國內電池的主要的進展,負極還是以石墨為主,正極材料是三大類,一類是三元材料和負鋰錳結合的,再有一個是高鎳的三元材料,其實就這么幾類這樣一個結合,開發(fā)這個能量性和能量堅固性的電池。

  再就是用的混合動力的理念,石墨作為一個負極材料,這樣做的一款電池,再做的高功率的電池,在新能源電池里面也有一個批量的應用。那剛才前面結合的這幾類,就是做到300瓦時每公斤的這幾類材料的匹配,也做了一些電池。一個就是1865的這一款,再有一個就是,能量再高一些的,3.5安1865的這些,從實驗的數(shù)據(jù)來看,基本上可以達到車輛的要求。

  那在高鎳的這一塊,就開發(fā)了一個,能量密度現(xiàn)在是做的兩百瓦時每公斤,安全性也可以達到國標的要求,從這個角度來說,做到三百瓦時每公斤,這個目標做了一些很好的前期的積累,就是比如說我們可以做到240,或者250,這樣一些水平,從200開始,做了一個很好的積累。那對三百瓦時每公斤,也做了一些技術的這樣一些開發(fā),這個是用負鋰層狀錳酸鋰和碳匹配,能量密度接近于300瓦時每公斤。包括前面說的用高鎳的三元,也是一個趨勢,也是一條技術路線,我個人傾向于還是用高鎳的三元去做匹配,跟硅碳做一個匹配來做三百瓦時每公斤的這樣一個電池。

  再看看這樣一個市場的趨勢,對鋰離子電池來說,它在電動車,在儲能包括電動汽車,這是它主要的一個應用的領域,那在這里邊,包括軟包的,包括1865的這樣一些電池,在里邊都會有這樣一些應用,包括鋁合金殼的這樣一些電池。

  那從世界范圍內,對這個電池也進行了一個大量的投資,現(xiàn)在整個投資超過了100億美金,那它的產(chǎn)能是超過了50G瓦時,也就是500億瓦時,而在全球范圍內形成了三個聚集的區(qū)域,一個是德國,個美國,一個是東亞,東亞是以中日韓為主,未來也是一個動力電池產(chǎn)業(yè)化的基地,在國內形成了一個很完整的產(chǎn)業(yè)鏈,從材料到電池到應用到回收等等,都包括在內了。

  然后也是四個比較聚集的一個地方,一個是在京津這塊,一個中原,一個長三角,一個珠三角,這樣比較聚集的地方,整個的產(chǎn)能現(xiàn)在大概是兩百億瓦時,投資也超過一百億人民幣這樣的一個水平。這個是國內的一個主流企業(yè)的這樣一個產(chǎn)能的統(tǒng)計,那現(xiàn)在到2015年的時候,那它的整個的產(chǎn)能是超過了200億,接近于200億瓦時的這樣一個水平,這是一個民意的產(chǎn)能。實際上今年大家從銷售的情況來看,那還是處于一個供不應求的局面,我想這里面肯定還是有一些短板現(xiàn)在沒有解決,現(xiàn)在發(fā)揮的產(chǎn)能,基本上民意產(chǎn)能的40%左右,也就是說在這個基礎上,可以做到80億瓦時的這樣一個實際的這樣一個產(chǎn)能,或者再稍微多一些。

  前面這個都是容量比較大的,比如包括鋁合金殼的,包括軟包裝的電池,還有就是1865非常標準的電池,現(xiàn)在在國內也處于一個大家都是投資比較熱的這么一個領域,那這個是國內的一些投資和產(chǎn)能比較大的這樣一些18650的這樣一些企業(yè),那18650,它可以用在比如說微型純電動,包括還有一些就是插電式的乘用車里邊,也可以在里邊去做一個批量的應用,所以說從這個角度來說,國內很多的企業(yè)也在做1865,因為它做標準化的,包括設備也是標準化的,整個工藝流程相對來說也可以做到標準化,所以這塊上手會比較快,從這個角度來說很多的企業(yè)還會在1865做比較大的一個投資和擴產(chǎn),做一些相應的應用。

  那同時像三星,像LG化學,像索尼,所松下也在擴展,針對電動車的市場。

  對今年大致電池的預測,應該是在110億瓦時的水平,它的產(chǎn)值按現(xiàn)在的價格來說,大概會在200億到300億一個銷售的水平,針對應用的車,大概是針對20萬輛車的市場,我介紹的情況大致就這么多,謝謝大家。

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