2017年我國動力電池材料、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)客觀分析2016年動力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動力及儲能電池的開發(fā)應(yīng)用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(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年會暨2016年第一屆動力電池應(yīng)用國際峰會、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會聚集了來自政府主管部門領(lǐng)導(dǎo)、知名科研機構(gòu)專家、新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會。
在本次會議上，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年我國動力電池材料、技術(shù)發(fā)展趨勢》的專題報告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
肖成偉：我這個內(nèi)容稍微調(diào)整了一下，還是講發(fā)展的趨勢，在不同會議上也講了很多了，現(xiàn)在再重復(fù)一遍。我這個報告分兩塊內(nèi)容，一塊是技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，還有自己對市場的看法，這兩塊內(nèi)容向諸位做一個匯報。
吳老師也講了，國家層面現(xiàn)在有幾個規(guī)劃，一個是路線圖，中國制造2025的路線圖，一個是技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀趨勢，一個是市場的趨勢。電動汽車這個領(lǐng)域我想在國內(nèi)外都有比較快速的發(fā)展，在中國也出現(xiàn)了一些問題，從發(fā)展的方向來看還沒有問題，中國政府對新能源汽車處于大力的支持。
電池這塊，我想是對電動汽車發(fā)展最為核心的一個關(guān)鍵的零部件。從過去這幾年一直到未來的一段時間，我想都是研究和產(chǎn)業(yè)化的熱點，也是政府支持的熱點。這里面其實大家關(guān)注的還是鋰離子，鋰離子是關(guān)注的焦點。鉛酸尤其在低速車?yán)镞吺怯斜容^大的發(fā)展，鎳氫電池，從現(xiàn)在豐田的整個發(fā)展趨勢來看，也是慢慢的在向鋰離子這方面轉(zhuǎn)變，包括新一代的普銳斯也在采用鋰離子電池。
剛剛說的鉛酸電池，我想現(xiàn)在正在制定純電動低速車的國家標(biāo)準(zhǔn)，我想后面國家政府也會對低速車有一系列的政策和措施推出來。我個人的看法，在這樣一個領(lǐng)域還是以支持鋰離子電池為主，而不是說通過這樣一個標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施、一些政策的扶持來推動鉛酸電池行業(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。這里面對鋰離子來說，無論現(xiàn)在做方形的還是軟包的，包括做圓柱的，其實不同的企業(yè)會有不同的技術(shù)產(chǎn)品的選擇，這幾類電池里邊都有一些企業(yè)在做研究和規(guī)模化的生產(chǎn)。從國家規(guī)劃的角度來說，其實還是著眼于電動汽車未來有很好的發(fā)展趨勢，一方面是油耗、法規(guī)的要求，包括碳交易的政策推出來，我想無論是日本、美國、中國包括德國、歐盟這些國家，他也在做動力電池一些支持的項目，包括技術(shù)的開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的工作。
在中國，剛才吳老師講了三個計劃，一個是《節(jié)能與新能源汽車國家的規(guī)劃（2012—2020年）》，從2012年底開始啟動的創(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)通過了驗收，支持的經(jīng)費現(xiàn)在已經(jīng)都撥付到各個企業(yè)去了。“十三五”新能源汽車重點研發(fā)專項里面現(xiàn)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，今年一期前一段時間剛發(fā)布，我想很多企業(yè)也會申請這些項目，這里邊其實對電池是從基礎(chǔ)研究到一些中試的產(chǎn)品，到一些規(guī)模化的產(chǎn)品，這里邊都有涉及，比如剛才吳老師提的300、400、500的標(biāo)準(zhǔn)，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化不同的要求。再一個，在中國制造2025里面提的這些能量密度的指標(biāo)，基本上跟新能源汽車重點研發(fā)專項內(nèi)容是一致的。
我在這里邊再說一下，剛才也是吳老師提的，其實在這里邊，在重點研發(fā)專項里邊這是一個指標(biāo)，任何一個企業(yè)來申請的時候，如果達到這樣一個項目，交賬的時候必須達到這樣一個指標(biāo)，這個指標(biāo)需要第三方出一些相關(guān)的檢測報告，做一個證明的，而且在中國制造2025里邊這是一個目標(biāo)，需要大家努力去達成的，最終能不能達成還要看各個企業(yè)，包括一些研究機構(gòu)所努力的結(jié)果。
這個就是在中國2025“7+1”路線圖里，我簡單的做一個介紹，分兩塊，一個是純電動車用的，還有一個是插電式混合動力用的，這里邊指標(biāo)替代還是相對來說比較高的，比如說尤其我們電池的這樣一個目標(biāo)，我們是把能量密度設(shè)定在350Wh/kg，系統(tǒng)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(biāo)，提的還是非常高的，引導(dǎo)這樣一個行業(yè)，無論從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化這些角度，多做一些工作。
前邊是純電動的，后邊是一個插電。再看一下中國政府通過三個五年計劃對動力電池持續(xù)的支持，尤其在鋰離子電池這塊，三個五年計劃之后整個發(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(dǎo)向有關(guān)的，就是說以純電驅(qū)動的導(dǎo)向，電池的能量密度向著越來越高的角度發(fā)展，但是一個前提要保證安全，循環(huán)壽命要滿足要求，包括成本、價格要滿足要求。從材料體系看，負(fù)極基本上以碳為主，正極材料會有大的變化，比如大家從前面看，包括我們現(xiàn)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。從整個發(fā)展趨勢來看，希望通過一些不同材料體系的選擇，來開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能量密度越來越高的混合動力電池，在新能源車這樣的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。
從安全性的角度來說，還是以滿足中國政府頒布的一些推薦性的標(biāo)準(zhǔn)為一個主要的要求，這樣一些標(biāo)準(zhǔn)實際上是在新能源汽車的準(zhǔn)入和產(chǎn)品準(zhǔn)入里邊應(yīng)用，其實已經(jīng)變成一個強制性的標(biāo)準(zhǔn)，從安全性的角度來說，要滿足31485的要求，目前來說，整個系統(tǒng)，或者說從單體到模塊、到系統(tǒng)，他的安全性都要滿足這些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)業(yè)內(nèi)最新的，現(xiàn)在產(chǎn)品準(zhǔn)入引用的國家標(biāo)準(zhǔn)里邊，對電池的模塊和單體的針刺現(xiàn)在是暫時不去做的，我想在做高比能的電池的企業(yè)，聽到這個消息有可能松一口氣。但是另外一個角度，從系統(tǒng)角度講，提了一個更高的要求，整個導(dǎo)向還是對系統(tǒng)會提越來越高的要求，安全性這塊來出發(fā)的。我想后面大家對安全性，還是希望從系統(tǒng)的角度多去考慮一些，從設(shè)計、從技術(shù)研發(fā)。
前面說了國家層面，從企業(yè)層面的角度來看，各個企業(yè)還是以能量型的電池作為一個產(chǎn)業(yè)化的主要取向，還要跟整個汽車的一些產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求做一個匹配，所以說企業(yè)從他的戰(zhàn)略規(guī)劃角度，或者從他的路線圖制定的角度來看的話，他會做功率型的、能量功率兼顧型和能量型的三大類產(chǎn)品，但是跟國家法規(guī)要求匹配的話，還是能量型的作為一個主要的產(chǎn)品跟技術(shù)曲線，當(dāng)然前面說的功率型的或者能量功率兼顧型的也都會去做。
這是日本的，HVE車載能源的，還是以插電的和混合動力的為主。索尼的還是以18650為主做一些產(chǎn)品的應(yīng)用，無論他應(yīng)用在乘用車?yán)镞叄€是用在物流車或者大巴車這樣的市場。國內(nèi)主要是CATL和力神作為一個例子，實際還是剛才說的，還是以插電式的混合動力，還是以能量功率兼顧型的電池和能量型的幾個維度作為一個產(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，共開發(fā)三類電池。
在國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的電池，目前來看，國內(nèi)的基本上還是以磷酸鐵鋰為主，包括應(yīng)用在乘用車?yán)镞叄€有專用車、大巴車。但是從現(xiàn)在國家頒布的這樣一些路線圖，包括下一步補貼政策來看，還是向著高比能電池的方向在做一些引導(dǎo)。所以說下一步我想各個企業(yè)在盡可能的提高磷酸鐵鋰電池能量密度的同時，也會加大力度來開發(fā)和推廣三元電池的一些產(chǎn)品。
從這個角度來看，磷酸鐵鋰應(yīng)該做到130Wh/kg以上，或者說要達到140Wh/kg左右，這樣我想有一些企業(yè)會做到這樣一個產(chǎn)品的屬性。在三元材料方面，我想基本上應(yīng)該做能量型的要做到200—250Wh/kg。國內(nèi)基本上以三元材料作為選擇，負(fù)極還是以石墨為主，他開發(fā)的一些產(chǎn)品基本上會在200Wh/kg每公斤左右，低一些的可能會低到160Wh/kg左右，高一些的我們會高到250Wh/kg左右，當(dāng)然快充的用碳酸鋰相對來說低一些，大概會做到90Wh/kg這樣的水平。
國內(nèi)外三元電池做的這樣一個對比，其實從單體的角度來看，國內(nèi)外的水平基本上都差不多，現(xiàn)在大家的差距在規(guī)模化生產(chǎn)之后、系統(tǒng)集成之后做的電池水平。一方面，我們在單體的自動化水平方面，我們需要再做一些調(diào)整。另外，在系統(tǒng)集成這一塊，我們也需要去做一個比較大的技術(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(tǒng)集成之后，他的整個測量精度，包括控制等等，還是需要做很多的工作。
從動力電池發(fā)展趨勢來看，正極材料基本上有三大類，負(fù)極的是以碳材料為主，硅碳材料復(fù)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。把這幾個做一個匹配的話，大家可以看一下，我們從能量密度這個角度來看，我們做到100、200和300，前邊說了這樣一些材料給他做這樣的匹配，我們就可以開發(fā)相應(yīng)的一些產(chǎn)品出來，同時我們會把隔膜、電解液做這樣一個應(yīng)用，也有不同的選擇。從成本的角度，我們最終一個結(jié)果，還是希望能夠做到單體電池1Wh在1元錢以內(nèi)，把前面的做一個結(jié)合，再深入一點，到2020年我們能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的材料體系，包括做燃料電池的能量密度。在藍色上面這個基本上都實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的，無論我們磷酸鐵鋰的、333、532和811的材料，都在里面應(yīng)用。石墨，我們的天然石墨、人造石墨等等也實現(xiàn)了應(yīng)用。隔膜這個基本上PPP都在里面用，為了實現(xiàn)高比能的發(fā)展，剛剛說到在陶瓷表面要做一個涂層。在2020年可以實現(xiàn)的材料體系，藍的這一塊基本上是以去年各個企業(yè)申請的一個材料體系。
我再把圓柱形的稍微說一下，18650，我個人認(rèn)為比較長的一段時間會有一個生命周期存在的。現(xiàn)在這種產(chǎn)品，設(shè)備實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，所以從規(guī)模化生產(chǎn)的角度來說他的成本可以做到比較低，但是在時間之內(nèi)，在18650的基礎(chǔ)上把能量做提高，從2.6、2.8，提高到4安時、4.5安時，是我們提高20700、2065等圓柱型的，我們可以從系統(tǒng)集成角度盡可能減少它串并聯(lián)的數(shù)量。但是從長遠來看，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)電池有可能會實現(xiàn)它的產(chǎn)業(yè)化或者說一個實用化的應(yīng)用，我個人認(rèn)為還是需要比較長的時間。
這是做產(chǎn)品公告的時候引用的一些國家標(biāo)準(zhǔn)，這些國家標(biāo)準(zhǔn)有一部分會抽出來做成一個國家強制性的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)號已經(jīng)給了，正在指定過程當(dāng)中，針對鋰離子電池安全性的強制性國家標(biāo)準(zhǔn)。
后邊我就快速的過一下，市場趨勢，無論方形的、圓柱、軟包的，在電動汽車、儲能、電動自行車、電動摩托車都有一個比較大的規(guī)模化應(yīng)用，而在全球形成了三大區(qū)域來做動力電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的工作，包括美國、德國和東亞。從投資的角度來說，近幾年投資的強度、投資的規(guī)模，現(xiàn)在都不斷的在加大。投資的強度，隨著規(guī)模的增大，投資的強度呈現(xiàn)出一個比較快速下降的趨勢。我想對投資來講，從投資的角度來看，目前從硬件角度來看，1Wh基本上在5毛到7毛之間，我想從自動化的角度、生產(chǎn)線控制角度還說得過去，這個也是可以作為一個企業(yè)投資考量的參數(shù)。在國內(nèi)這一塊，從產(chǎn)業(yè)化的這個角度形成的還是比較完善的，一個是材料，一個是裝備，一個是電池，系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)化，梯級利用，包括測試評價，形成了非常完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系。整個產(chǎn)業(yè)投資超過1000億，100多家的動力電池企業(yè)做這樣的產(chǎn)業(yè)化工作。去年裝車大概要超過160億Wh，今年我想在這個基礎(chǔ)上增長5%，有可能會達到這樣一個水平。從價格角度來說，前邊也提了一下，一定要考慮的就是沒有政府補貼的情況，從這個角度來看，系統(tǒng)集成之后電池的價格一定要在1.2元以內(nèi)。
新能源汽車的相關(guān)政策，一個是補貼完善，今年看來應(yīng)該能推得出來。再有，新能源汽車的企業(yè)核準(zhǔn)，今年有2到4家，目前有4家企業(yè)做了這樣的核準(zhǔn)。2025的動力路線圖已經(jīng)發(fā)布了。動力電池行業(yè)管理規(guī)范的實施現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了四批，明年會做調(diào)整，對所有的企業(yè)再做一輪重新的審核。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品準(zhǔn)入，現(xiàn)在已經(jīng)修訂完了，等待發(fā)布的還有動力電池行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見，現(xiàn)在各個部門征求意見基本上完成了，等待通過國辦發(fā)布。
這個前邊說了一下，動力電池產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展趨勢，對于一個企業(yè)來說有三類產(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(yīng)用，無論我們在乘用車領(lǐng)域，還是大巴車領(lǐng)域，我們會開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)模化的應(yīng)用和企業(yè)的發(fā)展。
我就講這么多。謝謝大家！
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