中国电子科技集团公司第十八研究所主任
图为中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟先生做主题演讲
为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况,正确把握行业发展趋势,加大动力及储能电池的开发应用,由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办,双登集团股份有限公司、共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。
在本次会议上,中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟做了题为《2017年我国动力电池材料、技术发展趋势》的专题报告,以下是根据速记整理的内容,未经本人审核,仅供参考。
肖成伟:我这个内容稍微调整了一下,还是讲发展的趋势,在不同会议上也讲了很多了,现在再重复一遍。我这个报告分两块内容,一块是技术发展的现状和趋势,还有自己对市场的看法,这两块内容向诸位做一个汇报。
吴老师也讲了,国家层面现在有几个规划,一个是路线图,中国制造2025的路线图,一个是技术发展的现状趋势,一个是市场的趋势。电动汽车这个领域我想在国内外都有比较快速的发展,在中国也出现了一些问题,从发展的方向来看还没有问题,中国政府对新能源汽车处于大力的支持。
电池这块,我想是对电动汽车发展最为核心的一个关键的零部件。从过去这几年一直到未来的一段时间,我想都是研究和产业化的热点,也是政府支持的热点。这里面其实大家关注的还是锂离子,锂离子是关注的焦点。铅酸尤其在低速车里边是有比较大的发展,镍氢电池,从现在丰田的整个发展趋势来看,也是慢慢的在向锂离子这方面转变,包括新一代的普锐斯也在采用锂离子电池。
刚刚说的铅酸电池,我想现在正在制定纯电动低速车的国家标准,我想后面国家政府也会对低速车有一系列的政策和措施推出来。我个人的看法,在这样一个领域还是以支持锂离子电池为主,而不是说通过这样一个标准的制定和实施、一些政策的扶持来推动铅酸电池行业的发展,我想最主要还是锂离子电池作为主要发展的产品。这里面对锂离子来说,无论现在做方形的还是软包的,包括做圆柱的,其实不同的企业会有不同的技术产品的选择,这几类电池里边都有一些企业在做研究和规模化的生产。从国家规划的角度来说,其实还是着眼于电动汽车未来有很好的发展趋势,一方面是油耗、法规的要求,包括碳交易的政策推出来,我想无论是日本、美国、中国包括德国、欧盟这些国家,他也在做动力电池一些支持的项目,包括技术的开发、产业化的工作。
在中国,刚才吴老师讲了三个计划,一个是《节能与新能源汽车国家的规划(2012—2020年)》,从2012年底开始启动的创新工程,8家企业基本上是按照这里边的要求,已经都达成了,7家已经通过了验收,支持的经费现在已经都拨付到各个企业去了。“十三五”新能源汽车重点研发专项里面现在已经发布了两期的指南,去年的一期已经申请完了,今年一期前一段时间刚发布,我想很多企业也会申请这些项目,这里边其实对电池是从基础研究到一些中试的产品,到一些规模化的产品,这里边都有涉及,比如刚才吴老师提的300、400、500的标准,从基础研究到产业化不同的要求。再一个,在中国制造2025里面提的这些能量密度的指标,基本上跟新能源汽车重点研发专项内容是一致的。
我在这里边再说一下,刚才也是吴老师提的,其实在这里边,在重点研发专项里边这是一个指标,任何一个企业来申请的时候,如果达到这样一个项目,交账的时候必须达到这样一个指标,这个指标需要第三方出一些相关的检测报告,做一个证明的,而且在中国制造2025里边这是一个目标,需要大家努力去达成的,最终能不能达成还要看各个企业,包括一些研究机构所努力的结果。
这个就是在中国2025“7+1”路线图里,我简单的做一个介绍,分两块,一个是纯电动车用的,还有一个是插电式混合动力用的,这里边指标替代还是相对来说比较高的,比如说尤其我们电池的这样一个目标,我们是把能量密度设定在350Wh/kg,系统要做到250Wh/kg,包括提到的循环寿命,4000、4500到5000,包括成本这些指标,提的还是非常高的,引导这样一个行业,无论从技术研发、产业化这些角度,多做一些工作。
前边是纯电动的,后边是一个插电。再看一下中国政府通过三个五年计划对动力电池持续的支持,尤其在锂离子电池这块,三个五年计划之后整个发展变化的趋势。大家可以从这里边很明显的看到,还是跟中国政府支持的导向有关的,就是说以纯电驱动的导向,电池的能量密度向着越来越高的角度发展,但是一个前提要保证安全,循环寿命要满足要求,包括成本、价格要满足要求。从材料体系看,负极基本上以碳为主,正极材料会有大的变化,比如大家从前面看,包括我们现在锰酸锂、钴酸锂等一些材料,还有锂硫、空气、全固体电池,都在支持。从整个发展趋势来看,希望通过一些不同材料体系的选择,来开发和产业化能量密度越来越高的混合动力电池,在新能源车这样的领域实现规模应用。
从安全性的角度来说,还是以满足中国政府颁布的一些推荐性的标准为一个主要的要求,这样一些标准实际上是在新能源汽车的准入和产品准入里边应用,其实已经变成一个强制性的标准,从安全性的角度来说,要满足31485的要求,目前来说,整个系统,或者说从单体到模块、到系统,他的安全性都要满足这些相应的标准要求。根据业内最新的,现在产品准入引用的国家标准里边,对电池的模块和单体的针刺现在是暂时不去做的,我想在做高比能的电池的企业,听到这个消息有可能松一口气。但是另外一个角度,从系统角度讲,提了一个更高的要求,整个导向还是对系统会提越来越高的要求,安全性这块来出发的。我想后面大家对安全性,还是希望从系统的角度多去考虑一些,从设计、从技术研发。
前面说了国家层面,从企业层面的角度来看,各个企业还是以能量型的电池作为一个产业化的主要取向,还要跟整个汽车的一些产业化发展的需求做一个匹配,所以说企业从他的战略规划角度,或者从他的路线图制定的角度来看的话,他会做功率型的、能量功率兼顾型和能量型的三大类产品,但是跟国家法规要求匹配的话,还是能量型的作为一个主要的产品跟技术曲线,当然前面说的功率型的或者能量功率兼顾型的也都会去做。
这是日本的,HVE车载能源的,还是以插电的和混合动力的为主。索尼的还是以18650为主做一些产品的应用,无论他应用在乘用车里边,还是用在物流车或者大巴车这样的市场。国内主要是CATL和力神作为一个例子,实际还是刚才说的,还是以插电式的混合动力,还是以能量功率兼顾型的电池和能量型的几个维度作为一个产品产业化的趋向,这里边还是以能量型的为主,然后能量功率兼顾型的电池,共开发三类电池。
在国内企业开发的电池,目前来看,国内的基本上还是以磷酸铁锂为主,包括应用在乘用车里边,还有专用车、大巴车。但是从现在国家颁布的这样一些路线图,包括下一步补贴政策来看,还是向着高比能电池的方向在做一些引导。所以说下一步我想各个企业在尽可能的提高磷酸铁能量密度的同时,也会加大力度来开发和推广三元电池的一些产品。
从这个角度来看,磷酸铁锂应该做到130Wh/kg以上,或者说要达到140Wh/kg左右,这样我想有一些企业会做到这样一个产品的属性。在三元材料方面,我想基本上应该做能量型的要做到200—250Wh/kg。国内基本上以三元材料作为选择,负极还是以石墨为主,他开发的一些产品基本上会在200Wh/kg每公斤左右,低一些的可能会低到160Wh/kg左右,高一些的我们会高到250Wh/kg左右,当然快充的用碳酸锂相对来说低一些,大概会做到90Wh/kg这样的水平。
国内外三元电池做的这样一个对比,其实从单体的角度来看,国内外的水平基本上都差不多,现在大家的差距在规模化生产之后、系统集成之后做的电池水平。一方面,我们在单体的自动化水平方面,我们需要再做一些调整。另外,在系统集成这一块,我们也需要去做一个比较大的技术提升,包括前面有同事提到SOC、SOH、SOP一些算法,包括一些系统集成之后,他的整个测量精度,包括控制等等,还是需要做很多的工作。
从动力电池发展趋势来看,正极材料基本上有三大类,负极的是以碳材料为主,硅碳材料复合材料大家在做研究,其中氧化物是以钛酸锂为主要的材料选择。把这几个做一个匹配的话,大家可以看一下,我们从能量密度这个角度来看,我们做到100、200和300,前边说了这样一些材料给他做这样的匹配,我们就可以开发相应的一些产品出来,同时我们会把隔膜、电解液做这样一个应用,也有不同的选择。从成本的角度,我们最终一个结果,还是希望能够做到单体电池1Wh在1元钱以内,把前面的做一个结合,再深入一点,到2020年我们能够实现产业化的材料体系,包括做燃料电池的能量密度。在蓝色上面这个基本上都实现了产业化的,无论我们磷酸铁锂的、333、532和811的材料,都在里面应用。石墨,我们的天然石墨、人造石墨等等也实现了应用。隔膜这个基本上PPP都在里面用,为了实现高比能的发展,刚刚说到在陶瓷表面要做一个涂层。在2020年可以实现的材料体系,蓝的这一块基本上是以去年各个企业申请的一个材料体系。
我再把圆柱形的稍微说一下,18650,我个人认为比较长的一段时间会有一个生命周期存在的。现在这种产品,设备实现了标准化,产品实现了标准化,所以从规模化生产的角度来说他的成本可以做到比较低,但是在时间之内,在18650的基础上把能量做提高,从2.6、2.8,提高到4安时、4.5安时,是我们提高20700、2065等圆柱型的,我们可以从系统集成角度尽可能减少它串并联的数量。但是从长远来看,还是希望能够把电池的容量做大,从新体系电池,比如2030年以前像铝空气、锂硫全固态电池有可能会实现它的产业化或者说一个实用化的应用,我个人认为还是需要比较长的时间。
这是做产品公告的时候引用的一些国家标准,这些国家标准有一部分会抽出来做成一个国家强制性的标准,这个标准现在标准号已经给了,正在指定过程当中,针对锂离子电池安全性的强制性国家标准。
后边我就快速的过一下,市场趋势,无论方形的、圆柱、软包的,在电动汽车、储能、电动自行车、电动摩托车都有一个比较大的规模化应用,而在全球形成了三大区域来做动力电池的研发和产业化的工作,包括美国、德国和东亚。从投资的角度来说,近几年投资的强度、投资的规模,现在都不断的在加大。投资的强度,随着规模的增大,投资的强度呈现出一个比较快速下降的趋势。我想对投资来讲,从投资的角度来看,目前从硬件角度来看,1Wh基本上在5毛到7毛之间,我想从自动化的角度、生产线控制角度还说得过去,这个也是可以作为一个企业投资考量的参数。在国内这一块,从产业化的这个角度形成的还是比较完善的,一个是材料,一个是装备,一个是电池,系统集成,标准化,梯级利用,包括测试评价,形成了非常完善的产业链体系。整个产业投资超过1000亿,100多家的动力电池企业做这样的产业化工作。去年装车大概要超过160亿Wh,今年我想在这个基础上增长5%,有可能会达到这样一个水平。从价格角度来说,前边也提了一下,一定要考虑的就是没有政府补贴的情况,从这个角度来看,系统集成之后电池的价格一定要在1.2元以内。
新能源汽车的相关政策,一个是补贴完善,今年看来应该能推得出来。再有,新能源汽车的企业核准,今年有2到4家,目前有4家企业做了这样的核准。2025的动力路线图已经发布了。动力电池行业管理规范的实施现在已经发布了四批,明年会做调整,对所有的企业再做一轮重新的审核。
新能源汽车产业的产品准入,现在已经修订完了,等待发布的还有动力电池行业发展指导意见,现在各个部门征求意见基本上完成了,等待通过国办发布。
这个前边说了一下,动力电池产品开发的发展趋势,对于一个企业来说有三类产品,功率型的电池,能量功率兼顾型的电池,能量型的电池,针对不同的应用,无论我们在乘用车领域,还是大巴车领域,我们会开发相应的产品,实现产品规模化的应用和企业的发展。
我就讲这么多。谢谢大家!
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