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动力锂离子电池要重视均衡发展

2023-12-01   点击量:109

这次讨论还是有些可以达成共识的,公司代表关注成本、安全等,所以我想谈几点:动力锂电池今朝首当其冲的还是安全。最近与有关部门刚了开会,对安全提的比往日要严,公司还是要给予充足的重视。我们也在会上呼吁了要审慎包容监管,监管部门也做了回应,赞成这个观点。我们还会持续呼吁这个事情。


1)安全问题


公司自身还是要扎扎实实做安全。今天大家说到的有几个方面:安全无非是本征安全、被动安全、主动安全三个方面。


1.本征安全。有公司提出,安全是设计出来的,包括材料设计、结构设计等等,这个肯定是要追求的,尤其是基于材料热稳定性和电池热失控机理的设计。另外就是制造,就是说本征安全也是制造出来的。制造方面重要是智能化、过程监测、制造品质等,今朝国内这方面近几年的进步还是很大的。


本征安全今朝比能量200瓦时/公斤以内是没有问题了。今朝重点攻关的问题是300瓦时/公斤的高镍三元电池。上星期开了国家重点专项的电池中期检查,大家也都做出来了,按照新国标大部分是能达标的,今朝关键问题是怎么产业化。目前,本征安全提到300瓦时/公斤是一个产业化攻关的重点。


2、被动安全。这些年我们的探测法规,尤其热蔓延的法规,是我国牵头在制定国际法规。当然今朝探测办法的重复性在进一步讨论。另外,今朝有很多是井盖把底部给撞了或者给它撞歪了、缺了等等,这些问题是比较多的,还要考虑整车的安全性。往日有前碰撞、侧碰撞,今朝还要有底部的,这也是很紧要的问题。


热蔓延方面,因为在300瓦时/公斤的时候,“811”完全靠单体来实现不热失控是有难度的。所以今朝重点是要怎么样戒备热蔓延。模块热蔓延甚至是整个包的热蔓延,大家也加了很多东西(普遍加隔热),而且由于硅炭负极上来,还有模块之间要加弹性垫等。甚至今朝300瓦时/公斤的也开始用灭火装置,有好几家也都做了,低成本又不影响系统能量密度的技术还是一个难点。还有就是一旦整个电池组着火,今朝消防灭火很困难,可能要制定在电池组上设置消防水管的接口法规,这是很紧要的一个方面。


3.主动安全。大家越来越重视主动安全,正在从被动安全向主动安全发展。主动安全当然是最有空间的,成本不新增,但是附加值新增很多,因为只要软件算法等等。当然主动安全的前提、基础是电池管理系统要做好,状态估计要准,把使用边界控制的好,不要进入不准许的超出边界的情况。内短路、制造、颗粒形成的各种各样的隐患要能预警(当然这中间要包括加一些传感器)。目前的传感器还是偏少,比方说气体传感器、电位传感器等等。


充电安全也是主动安全控制的紧要方面。充电安全也是受到高度重视的,因为今朝充电发生的事故占比比较高。大家了解从机理的角度,快充、洋溢或者过充的时候也是热失控最容易发生的时候,这方面是一个工作的重点。尤其是充电析锂的问题引发热失控。今朝充电控制慢慢会发展出一个很大的范畴。因为充电不仅仅是电池,也跟车、充电机、充电站有关,这是一个综合性的问题,也是一个重点范畴。


还有一个全生命周期的安全性,首先是健康状态要怎么样准确估计。我们在主动安全方面可以引入人工智能、大数据、云平台,为提升电池管理、电池预警、电池充电控制和电池寿命预测与评估的技术水平,今朝大家都在朝这个方向做,相信在这个方面应当会有很大的进步。假如把这些实行好,300瓦时/公斤电池高镍三元在近两年应当是可以处理的。


2)成本问题


首先,要区分、细化不同的客户,采用不同的措施。比方说中低端的,对成本特别计较,可能就要用低成本的磷酸铁锂离子电池,缩短里程等等;对中高端的,不那么敏感,但是可能要多装电池。成本方面,客户是否选择换电是要探索的。网约车、出租车换电基本上商业模式是确立了,还有卡车换电,这些商业模式关于降低成本、张大市场已经比较成熟了,大家也都形成共识了。但是关于私家车、中高端车如何(蔚来也在尝试,关于张大销售是不是有好处),全方位的,也可以放开,由市场来选择。


其次,要改变电动汽车的产品定位,把它作为一个低碳绿色新物种,而不是总与传统燃油车比成本。刚才谈到,欧洲新能源汽车发展今朝非常迅猛,今年可能要超我国,明年德国要超过我国,这个趋势重要得益于欧洲电动汽车的定位是低碳技术。我国是否朝这个方向发展?我非常赞同。一旦这个定位改变之后,它跟可再生能源的结合,跟智能电网的结合,也会顺理成章,而且政策非常好配套。


所以我们要向政府提议供应配套的低碳政策,来把今朝的电动新能源车跟传统车通过定位差别,采用差异化的税收政策碳税等等。今朝虽然做了但是力度不够,还不足以体现出新能源汽车的价值。不仅仅是降成本,更多是要改变定位,体现价值,还要新增价值。


其实汽车行业未来也会分化,因为汽车行业整车慢慢会是ICT的特点越来越分明。电池行业可能是朝能源范畴扩展一个非常好的方向。智能化来势凶恶,对汽车行业带来很大冲击。汽车行业无非就是一个往ICT走、一个往能源走这两个方向。关于电池厂商来讲,最好的方向当然是往能源公司走,我欣喜的看到今朝的宁德时代、远景等,都是朝这个方向走的非常好的领头羊。我一直在“鼓吹”三大革命:动力电动化、能源低碳化、整车智能化三位一体,这对电池公司来讲,可以新增收入、张大产值、新增利润、可继续发展,这是一个大方向,一个增值的大方向。


3)技术趋势问题


今朝的技术趋势,我想从三个层面来讲:第一,公司的趋势是朝全链条、全生命周期变化性能优化方向发展,也就是说电池公司相对更重视完善细小末节的提高。我觉得从300瓦时/公斤往上,到今后几年对电池公司来讲不用在比能量上提太高的要求,相对稳定、逐步改善、提高品质是重点。比如到2025年,能把产品真正能做到350瓦时/公斤单体,系统做到230瓦时/公斤,体积能量密度做到400瓦时/升,就非常好了,不要提过高的要求。靠一点一滴提升,全链条想方法、全生命周期想方法,重视全生命的提升和成本下降,性能综合平衡,既要有比能量、又要有寿命、又要有安全。


所以,我们今朝不能强调一个指标过分的往前跑,要相对的平衡、均衡,这对公司非常紧要。同时,也要重视整个电池系统的集成,从这个方面去改善,不仅仅是单体。今朝宁德时代和比亚迪刀片电池和C2P已经作出了很好的典范。总之,我们要从各个方面去挖潜,综合的角度去提升。


第二,国家技术攻关目标。我相信新能源汽车“十四五”还会有相关立项。从技术攻关的角度和目标,2025年能够上车的、确保上车的电池肯定要提高一点。比方说比能量达到400瓦时/公斤单体,系统到250瓦时/公斤,500瓦时/升,这样一个技术水平。


技术攻关方面除了材料体系、安全、快充等,我认为智能电池应该成为重点。欧盟今朝的电池计划总目标就是智能电池,要通过人工智能,全链条提高设计、制造、运行、回收全链条的智能化水平,这是我们下面要重点攻关的,要挖潜电池理论容量和比能量,并提高开发效率。因为今朝电池的实际性能跟材料能够供应的理论潜力,差别非常大。这个潜力靠什么来提高?就是要靠全链条的智能化,包括材料开发的基因组、仿真、大数据等等。


此外,还有颠覆性技术,0~1原创的颠覆,这也应该是“十四五”基础研究方面要重点增强的。最近我在评审MIT35岁以下的新人,看到了其中很多研究电池、新能源材料体系的年轻的一代。应当说在全球我国研究电池的人才是最多的,后起之秀非常有潜力,依托现有好的产业基础做出原创颠覆性技术,可能性是非常大的。


所以基础研究方面、颠覆性创新方面也是我们三个重点之一,就是产品开发、技术攻关、颠覆创新同等紧要,三条线并行。基础研究要瞄准单体500瓦时/公斤,系统比能量300瓦时/公斤,体积密度1000瓦时/升,这是我们的目标,越快越好,可以2030年、2025年、可以2023年,因为颠覆创新很难规划、很难确按时间。


这些方面我们看国内,比方说阴离子反应、阴阳离子协同反应的等等,都很好。比如正极材料容量做到400毫安时/克;500瓦时/公斤的软包电池,循环到80%容量,可以做到200周的等等;还有固态电解质,硫化物工艺规模加工的成本下降90%,这也是非常大的进展;比如说锂金属负极方面,也有几个团队做的非常好。


所以在颠覆性创新方面,能做出来就是最好的,我觉得这些应当都会出现。因为我国电池产业的竞争力还是非常不错的,我们应当感到光荣。电池今朝是站住了脚跟向全球供货。在这个背景下,我们在电池材料研究方面又是全球人数最多,论文也是最多。所以我们期望,多年的积累会厚积薄发,在今后5—10年一定会出现颠覆性的冲破。


本文为我国科学院院士、我国电动汽车百人会副理事长欧阳明高先生在七月二十五日第七期“2020百人会汽车产业形势与政策高端研讨会-动力锂电池产业整体趋势再研判”上的总结发言。


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