欣旺達鄭偉偉：去補貼時代動力電池的挑戰與對策
圖為欣旺達電子股份有限公司動力電池技術總工程師鄭偉偉做主題演講
9月22日上午，由中國化學與物理行業協會動力電池應用分會和電池中國網聯合主辦，全球未來出行大會組委會戰略支持，同濟大學汽車學院、優必愛信息技術(北京)有限公司重點支持的“Li+學社·成就鋰享 智信未來（2018）電池技術沙龍”第五期：“歸因重組-大數據解開電池安全困局”沙龍在杭州國際博覽中心舉辦。欣旺達電子股份有限公司動力電池技術總工程師鄭偉偉在沙龍上做主題演講，以下是演講內容。
欣旺達電子股份有限公司動力電池技術總工程師鄭偉偉：
大家早上好！我們公司也有電池研究院也有動力電池的工廠，他們在剛剛代東舉講的方面比較專業的，我主要是從PACK和市場后端做一些闡述。
從幾個方面來看，去補貼以后，因為我們知道2020年以后沒有補貼了，所以去補貼雙積分到底有什么影響，還有燃油、新能源車相互之間有什么關系，我們分幾個方面來看。
前面有很多朋友提到了干貨的問題，這里面有一些自己的想法拿出來跟大家分享，非常希望得到各位朋友和專家的批評質證。取消補貼以后，車廠要重新定位的，就像以前那樣做可能是做不了的，現在必須是賣不出去的車才能賺到積分，整個車的設計和市場定位都不一樣了。
以前我們也經常說，在最近可能還好一點，早幾年大家做出來的車不是為了市場的，只是為了純粹拿一個補貼，甚至把免費送出去相關方面斗爭有利益受益，那是一種非常不正常的情況，現在整個都回歸了。
其實要提高數量光搞集團和政府采購不行的，必須要走入家庭?，F在上海這里經常有買菜車、占位車，這種占位的屬性還有多遠？如果這種方面來說，只要滿足那個要求就可以了，現象買了占著，但以后的情況可能不一樣了，真正要走入家庭住宅的停車場，充電樁的建設這是非常關鍵的，而且是不容易解決的，我自己就得到了物業的通知，從明年1月1號開始我們的固定車位就沒有了，如果開新能源車的話怎么辦？如果把車停得很遠大家非常不方便，這個就無解了。
以前大家都很關注北上廣深這些大城市，新能源車從屬性來說，在農村這些地方更受歡迎，因為他們不需要固定的車位，這一塊整車廠也要重視起來。
這是從朋友那里拿到的一些數據，這是17年的情況，從這里可以看到燃油的消耗積分全部是負的，新能源積分有很多是0，這在后端是很嚴重的問題。新能源國家有規定必須要逐漸達到10到12的比例，燃油車積分必須要用新能源車積分去抵銷，現在新能源車都是負值，像比亞迪可以去賣積分，但這種廠家并不多，所以這里完全靠新能源買積分是不行的，而且這些積分如果不想辦法解決的話，我們看實際達到的平均燃耗和達標值都是有差距的，雖然差距不大。
但我們認為包括48伏、HEV、PHEV這些國家支持的，我們相信后邊可能都會有一些發展，所以在以后，可能我們不能光只是關注PHEV等，可能大家要下沉了。大家對高倍率的HEV不是特別重視，每一臺電池包走的容量雖然不是很大，但這個數量還是很大的，市場需求還是在那里的。
這個是大家都看到了一些雙積分的算法，我就不詳細說了。我們看雙積分的影響，首先燃油消耗是有非常詳細的規定，前面有一個詳細的表格。我們再來看新能源汽車，大概要消耗2到3%的BEV，或者6到8%的PHEV，基本上就可以滿足了，但后面是要增加的，它的正積分可以抵銷燃油的負積分，但整車廠不會過分追求正積分，是用新能源的正積分抵銷的。19年以后有強制的比例要求，所以就像我剛剛所說的，以后會有所發展。
還有尾氣排放，除了二氧化碳以外，還有氮化物、硫化物、PM10之類的都是包含在里面的，有這么多的車涌入城市，現在這些限行、限購政策目前是靠這個，但以后是不是完全靠這個？可以，車輛越來越多，路面的道路資源也會出問題。
我們反復提到了以后的充電是怎么充的，現在有很多的快充，但其實快充對電池的壽命是有很嚴重的影響，尤其是網約車他們要求的續航里程差不多，工況里程差不多在4百以上，這樣才能保證3百或者2百多公里很強烈的駕駛要求。
那么大的電量要充電是一個很大的問題，大家知道山竹到深圳以后，深圳的出租車幾乎是停擺的，很多電動車，這個不是電動車的問題，是充電網絡部給充了，車還是可以充的，有些報道說是出租車出了問題，其實出租車沒有什么問題，他只是在那里排隊的。
這只是運營車這么做，家用車排隊的話是不可能的，所以我們認為家用車最好的應用場景還是家里和辦公室的停車場，偶爾如果跑長途的話在主干線還有高速旁邊有充電樁就可以了，短期快充是無所謂的，但是長期快充影響非常大。
運營車是不是有一些新的快速換電的方式？早幾年我不太支持這種方式，因為總覺得快速換電它的機械壽命會有問題，但現在上海電巴做了很多很有益的嘗試，這個就不詳細說了。
回收管理的辦法也是要考慮的，但現在又存在這種供不應求，只有5家通過了國家資質認可，但實際上這個需求是非常大的。回收利用現在到底是在整包還是模組還是單體進行？因為現在很難是單一車型、電芯和模塊有大量的使用，所以這是一個比較麻煩的問題。
現在在日本、歐洲雷諾、美國特斯拉都有一些方法把模塊進行一些嘗試的，真正的單體模塊拆解目前我們的工藝是非常困難的，而且拆解的過程很危險可能又產生一些新的污染，所以現在主要還是在整包和模塊進行汽車利用。
我們還要去判斷安全性能和電性能，這是非常重要的。還有在整個電池使用過程當中，經歷過一些什么情況，其實都是需要的，所以其實早幾年我提出了一個想法，就是希望在某一個模塊里面，它有一個整個生命周期的重大事件記錄，就是可以制定一個國家標準，只可讀不可改寫，必須要一直只能增加不能修改OTP的方式，這樣就可以把整個生命期，過充、過溫所有的事件都記錄下來。
在實際操作的過程當中，我們現在算了，如果一個產線真正有經濟規模的話，希望它的年產能能夠滿足5萬臺以上，才會有經濟效益。那可能就要十幾分鐘幾個PACK出來，這樣算到每一個模塊可能不到1分鐘，要達到這種效率的安全性能檢測才能實現規劃的效益。
最后梯次利用都是用在組能等等，在日本和韓國都有一些事故，國內也有這種情況，但這些模塊和PACK已經不如芯電安全了，但我們可以通過技術，通過分隔或者其他的辦法，如果一旦出現事故，可以在一個小的區域里面先燒完，因為大的組能都是有多串并列的，不會像汽車一樣串起來，比如說8串其中有1串出了問題，讓它那一部分燒掉，其他的八分之七還是正常工作，大批量的商業化運作必須是允許部分失效的。
我們來看看家用車，典型的就是15萬公里10年，我現在基本上是每年2萬公里跟具體的情況有很大的關系，10年下來只要5百次，我們知道普通的電池也是可以滿足要求，特別是特斯拉的電池很多，實際跑下來的壽命，就是性能衰減比預期的要慢很多，因為它的容量很大，倍率很低，平時的性能更好。1860的電池不一樣，如果DOD的壽命比較少的話，循環次數多的可以延長到1.2倍。
運營車如果是4百公里每天也不算長的，我們問過一切具體跑網約車的，真的是跑4百公里，每天充兩次電，這樣算下來72萬公里有2400次循環，一般的原電池已經完全滿足不了要求了，所以這幾年我們跟合作的主機廠說，你們以后不要做原電池，我擔心它的使用壽命不夠，因為不僅僅是使用的問題，對整個設備的環境，材料的無害化處理負擔也會更重的。另外在經濟上也是每次分攤的會比較重了。
怎么去解決這個呢？我們就提出了上海電巴的快速換電模式，也許是解決之道，但我們沒有詳細研究，目前來看應該是一種很不錯的方式。這是上海電巴一些圖片，有大車和小車的換電，我們國內有幾種不同的換電方式，各有優劣，我比較看好的是上海電巴這種，他是用設備去實現換電的，而不是完全靠人，因為人的成本以后越來越高，人工沒有做的品質一致性沒有辦法保證。尤其是上海電巴開放了很多很有價值的技術，這個緊固方式姐借鑒艙門的這種方式可以很簡單的操作，可以大家一起把它緊固了，這些緊固點我是圈起來的。我前幾年不太支持快辦的，特斯拉之前演示了一個93秒換電池包的，但后來并沒有推，因為他們只能用5次，過了5次以后是不能用的，我們真正生產的時候，不到最后出庫是不會怕螺絲打緊的。
我們知道以色列那邊做的方式還是借鑒F15戰機掛導彈的那些方式，但其實那些方式也未必是合適的，我覺得還是艙門的這個更加適合。除了機械連接以后，電連接方面也做了很深入的研究，這是專利上面的一些圖片，那個應該是標準箱的。這個連接不像我們常規所看到的，它是一個平面的，因為插進去有摩擦的壽命，但兩個平面對起來，如果摩擦的話只會改善平面的接觸，萬一發生了拉火的情況，那他們做加工也是很容易的，再做表面處理所以我比較看好這種方式，不管是機械還是電連接已經做了充分的研究。
大家知道特斯拉已經進來了，這是今年的一些情況。1月大眾汽車宣布接下來的7到8年間會推出一0款全新的新能源汽車，大眾可不是一般的國產車廠，他們的實力非常強大。新能源電池包一些PACK、模塊，有時候我們自己也會借鑒他們的做法，這是他們整個大眾集團的。
中國也是在4月份宣布開放其行業的外資限制，5月10日，特斯拉中國公司在上海浦東新區注冊成立。5月22日，國務院印發公告，將汽車整車關稅降至15%，降稅幅度為25~40%、；并將汽車零部件關稅降至6%，平均降稅幅度46%。9月7日，特斯拉(上海)有限公司注冊資本從1億元增至46.7億元。寶馬除與華晨合資新能源汽車業務后，今年又與長城汽車建立了股比為50:50的光束汽車，專門研發生產新能源汽車。5月12日，北京奔馳戰略重組項目在順義正式簽約，投資總額119億元。7月，戴姆勒與北汽集團共同投資50億元，在北京奔馳建立純電動車生產基地和動力電池工廠，并引入奔馳品牌的純電動車產品。
其實從這里可以看到，我們所面臨的環境，國家真的給了我們一個很好的換口氣，有的企業發展起來了，你的時代就做得非常好，如果我們現在再不抓住這個窗口期可能后面就更困難了。
咱們的論壇首先是講安全，所以安全是萬事之基，整個的基本。安全它是一個綜合的概念，它是有很多的必要條件聚合起來，所以我們最近可以看到，三元的電池是不是不安全期貨很多，或者某些單點的是不是不安全，我們要保證安全，是把所有的必要條件全部具備了，必須是各方面都要具備，所以我們談安全一定不能孤立的談，一定不能說唯材料來問，三元電池就是不安全的，鐵Li電池是安全的，其實不是這樣的。
壽命跟安全也是有關系的，長壽命是動力電池的本分，為什么呢？我是從06年開始關注新能源，那個時候說循環設備可以給到2千次了，這樣每次分攤的成本就很低，才有可能這個企業起來，所以我就從07年開始研究BMS，想要進入這個領域。如果它的壽命很短的話，它的效益都是不好的。
快充還是快換適合不同的應用，不同的情況可以有不同的應用。實現長續航里程有多種路徑，比如說有一些電換或者是大巴在挺靠站的時候補充能量都是一些可行的方法。在成本和全生命周期這個，我們考慮成本一定要從全生命周期考慮，不能只考慮采購成本，這個是大家對新能源車的關注點，很多關注一致的采購，而不是關注整個的生命周期，其現在目前的新能源車已經具備它的成本優勢了。
磷酸鐵Li我們是從01年開始轉的，我們覺得磷酸鐵Li目前的話可能是有機會回歸了，并不是單純從安全性來講，它的安全性是好一些，它會三元材料高出1百多度，這1百多度就把熱管理防護的要求大大降低，就很容易實現了。
這是最近大家看到的一些事故，那一條曲線可以看到，就是統計11年到16年起火事故的統計。但是我覺得特別要提到一點，同樣是起火，我們應該把它分成兩類，一類是自燃，在嚴重失效以后產生的這種燃燒，因為如果是自燃的話我不知道它什么時候起火，那是非常危險的，不定時的炸彈。但如果是燃油車碰撞以后也有風險，這個時候趕緊撤離，這個是可以控制的，而自燃是沒法控制的。所以大家會發現，其實特斯拉雖然起火的事故很多，但還是值得我們學習的。
包括前不久我們可以看到，昨天還是前天，國內又有一個小車自燃了，我看到這個火是從下面冒的，但至少這一點大家都做到了，不會一下子躥到轎箱里面去了，那就沒辦法逃出來了，所以最好不要從門口的位置，是不是從其他的位置下車，所以這些細節都要考慮進去。把它分開以后，首先第一步我認為要關注這種自燃的情況，尤其是起始自燃、充電自燃等，首先把這些問題解決好，然后再考慮在嚴重碰撞的情況下，降低它的概率。
因為我們知道雷諾也放了幾萬臺車出去，基本上沒有聽說過自燃的，甚至沒有聽說過撞車以后電池發生事故的，我見過有一個照片整個車燒掉了，但電池包是好的，它的能量密度真的沒有我們高。
長壽命怎么說是它的本分，使用壽命越多，每次的分攤成本就越低。例如一臺PHEV，如果上下班都完成一次全放電，10年使用7300次循環，對于我來說，至少是3千多次的循環，這個是需要的，時間長了以后會掉下去的。
長壽命在材質、工藝、過程一致性各方面都要去控制好，而且還為梯次利用提供基礎了基礎，能夠大大降低電池失效的風險。自燃的這些很多BMS沒有及時報告風險，這是很成問題的，還有傳遞的問題，也是需要去考慮的。
充電沒有換電塊，需要根據它的具體環境，這里有一些例子，我就不說了，前面提到過了。其實實現長的續航里程有很多的佛祖，并不一定需要超高能量密度、超大的電池包。如果說單純提高續航里程以后，對電池可利用的循環壽命降低的，而且每次拖著那么重的電池包，經濟性實際上是不好的。
所以針對不同市場，各種各樣的技術和產品都是有剩余空間的，完全沒有必要強加一種技術就否定其他的技術，應該是整個百花齊放，這樣才是健康的市場環境。以燃油車比續航，就是跟搬運工比力氣。有的燃油車帶了好幾個油箱，你怎么跟它比？它可以跑幾千公里。
成本競爭和全生命周期，設計與驗證、模檢夾具、物料與生產等都是要去考慮的，用戶一次性購買成本、擁有使用成本，社會環境和管理、污染和碳排放成本，火災風險成本等等都要考慮進去。
這里也是提出了一些問題，我就不詳細展開了。前面我們整個的過程在鐵Li那個時候，以前我們的安全技術水平還不到位，一開始只能用鐵Li，如果在一定的情況下，能夠保證它的安全的話，三元就起來了，現在鐵Li電池已經達到了180，系統密集達到了150這個時候已經可以回歸了，在沒有補貼以后，大家也不是一味的提高能量密度了。鐵Li的低溫性不是很好，現在完全可以通過加熱保溫來大幅度提高，其實我們現在做了很多主機廠的電池包，不管是液冷，液熱也是一樣的，工作的時候基本上是在很窄的范圍里，這樣的性能又好，時間又長，在這種情況下鐵Li真的是可以回歸了。
后面簡單介紹一下我們的公司，我們公司除了做系統，這是在做系統的，用汽車的微模型，不管是系統、結構、BMS都是這么開發的，也是我們整個系統的能量密度、循環壽命和安全快充等各方面都做了很多的研究。
這是我們的研究院和PACK部門的一些人員結構，這是我們參加了一些政府的項目。這是我們電芯的一些技術路線，我們在BEV、PHEV、HEV都有布局，我們在310都有展位，有一些電池的模塊。
這是我們的一些批量出貨的產品，這也是標準的VDA模塊，這是圓柱的模塊和電池包，這個和特斯拉真的很像，等到特斯拉開放了以后就可以用了。這個是軟包電池，這是很早以前給奇瑞做的一個風冷的軟包電池，現在基本上已經完全換代了，這是48V的，這個應該是給LG做的，那些是我們自己的。
這是一些熱分析的，模塊的一些熱分析，這是類似于特斯拉蛇型水管的驗證。這是電池管理系統的基本架構，這是我們整個的研發流程。這是通過體系來保證質量，這是保證質量考慮的方方面面，這是我們的一些檢測設備，以及我們在全國的一些布局，昨天晚上在會議上有一些主機廠在場，我們把我們的PACK工廠直接建到主機廠旁邊去了。
就這么多，謝謝大家！
相關閱讀：
驗證碼：
