肖成偉：中國車用動力電池發展現狀及趨勢
5月22日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術交流會展覽會在深圳會展中心開幕。國家重點研發計劃新能源汽車重點專項總體專家組/會議主席肖成偉博士在技術交流會上發表主題演講。以下是演講正文：
我介紹一下中國動力電池的行業發展現狀和未來的發展趨勢。這里面包含我個人作為電動汽車研發專項的專家組成員介紹一下專項大致的進展情況。主要是三個方面，一是動力電池的發展背景；動力電池的技術現狀和趨勢；最后介紹動力電池的標準化和產業化情況。
首先看看中國新能源汽車現在的發展趨勢，在目前來看，中國現在形成了全球電動汽車最大的市場，無論在行業的研發體系還是在產業體系，現在建立的相對來說比較完善。同時，國家發布了《新能源汽車發展規劃》對新能源汽車產銷量做了很大的規劃，2020年預計能達到兩千萬量，2050年的時候占20%以上，如果按這樣的數字，有可能會超過600萬輛的水平。
在這里面，動力電池是新能源汽車發展最為關鍵的零部件，我們希望它是完美的電池，無論是能量密度還是安全密度，包括循環，快速充電、環境適應性等等，能夠達到跟燃油車相媲美的程度。但實際上，現在還是很難做到這一點，我們只能說其中的幾項能夠做這到一點，這也是我們做動力電池這樣一個研究追求的目標。
在這種情況下，中國政府發布了國家級的規劃，在這里面總共有四個規劃，涉及到動力電池相關的研究和產業化的內容。節能新能源汽車的國家規劃；“十三五”新能源汽車重點研發專項；中國制造2025；中國汽車中長期發展規劃。在這里面，對動力汽車的發展做了三個層次的發展規劃，第一是做到產業化的鋰離子電池，2020能夠做到300瓦時每公斤；新興鋰離子電池，2020年希望能做到400瓦時每公斤。在系統集成方面，希望在2020年的時候我們能夠做到超過200瓦時每公斤，希望達到210，甚至更高的技術水平的要求。
在國家重點研發專項的研究內容的布局，是按照6條創新部署了38項重點研究任務，撥款26億元，實施周期是5年。電池方面涉及到新體系電池，高并能電池，高功率長壽命電池，動力電池系統，新體系電池的研究，包括固態電池，再就是動力電池的測試，前駕的技術，從這六個方面對研究的內容進行了布局。今年是整個布局已經結束。
在“中國制造2025”里面涉及到節能新能源汽車的技術路線圖，電池在這里面是作為非常關鍵的一個技術路線圖。在座的一些專家也都參與，黃博士也是一個重要的參與者，做節能新能源汽車的動力電池部分的路線圖的規劃。在這里涉及到兩大類，一類是用在純電動車里面，能量型動力電池。在這里面提了這樣一個目標是到2020年的時候我們希望單體能夠350瓦時每公斤，系統能做到250瓦時每公斤，成本希望能做到一塊錢一瓦時的水平。對汽車來說就是價格的水平，壽命我們也提了比較高，系統是做到3400，在安全性這一塊要滿足中國政府強制性的要求。這樣的指標，我個人認為還是有非常大的技術壓力來完成這樣的目標，我個人認為，300瓦時完成的可能性是非常大的，350瓦時每公斤完成的話還是需要我們做一個很大的技術方面的努力，才有可能達成。
在插電式混合動力車，2020要做到200瓦時每公斤，系統是20瓦時每公斤，系統是1.5元人民幣每瓦時的水平。在安全性這一塊也要滿足中國政府的一些法規要求。從目前的技術進展的情況來看，2020年達成這些目標應該是沒有問題的，實現的可能性是非常大。
第二塊內容，給各位介紹動力電池的發展現狀和趨勢。通過中國政府的大力支持，以及在過去的3個五年計劃的經歷中，動力電池的技術有了突飛猛進的發展，其實它也是跟中國政府的技術導向是密切相關的。也就是說，原來是混合動力和純電動要兼顧去支持，現在是以純電驅動作為主要的方向。包括插電式混合動力，現在能量功率兼顧型的電池是研發的熱點，也是支持的重點。新體系的電池我們也在進行相應的支持和開發。
到2020年，哪些電池能夠實現產業化，或者說哪些材料配備的電池會實現產業化呢？從這個表里面（PPT），我個人觀點是這樣的，有這樣一些材料配對的材料電池可以實現，比如說磷酸鐵鋰跟石墨配套的，在中國主要是用在大巴車和乘用車領域的應用，能量密度做到150瓦時每公斤，明年可能是做到160瓦時每公斤，后年有可能到180瓦時每公斤的水平。再提升它的技術指標，負極材料要做一些改變。
對于62811或是ICE的，目前來看首先是在圓柱形的，也就是在18650實現應用，包括它跟硅碳負極材料做結合，也是在圓柱形的電池里面首先實現了應用。它的能量密度，可以從200到270的范圍，這些都實現了產業化?，F在研究的熱點，也就是說在新能源汽車重點研發專項制訂了300瓦時每公斤的研究項目，它采用的技術路線，正級材料是鋼電子材料，62811，負極材料是用硅碳的。隔膜的采用薄型化的，我們做有機的改性或無機的改性。
做一些添加劑，在里面做應用，它這樣一個單體量的能量密度基本上可以做到300瓦時每公斤的水平。如果我們做400瓦時每公斤的水平，采用的體系就是富鋰錳基這種材料，也就是現在的沖撞錳酸鋰（諧音），跟硅碳做匹配，能夠做到400瓦時/公斤的樣品電池。
在新體系電池這一塊，我個人覺得還是需要花很長的時間才能夠實現它的適用化，無論是鋰流電池。對固太鋁，無論是鋰離子電池的固太化，現在研究的人很多，研究的企業、機構很多，在這方面，鋰離子電池有可能在2020年的時候，它的一些技術實現了產業化。金屬鋰還要滯后一些時間，我個人認為滯后的時間比較長一些。
在國家政策的引導和支持下，很多一些企業在中國做產品的產業化工作，也做了這樣一些路線圖的規劃，這個是方形電池的路線圖的規劃，比亞迪和國宣的，國宣和比亞迪對磷酸鐵鋰和三元材料電池做了一些規劃，其他的規劃進展對市場的應用和市場的接受度還是非常好的。
這是軟包裝電池的企業情況，包括萬向、蒙古里、萬向公司的產品技術規劃。這個是力神公司，不但做軟包的方形、圓柱的，各類體系的材料都在做，這是三元材料的規劃，磷酸鐵鋰的規劃，圓柱形的規劃。這是軟包裝電池的規劃，2018年典型的推出了一些量產的產品應用在乘用車和大巴車領域。
而在材料這一塊，高鎳的材料已經實現了產業化的工作，比如說811容量可以超過200每克的水平，負極材料，硅碳和氧化亞硅在18650電池已經實現了批量應用。而在高比能電池這一塊現在進展的速度也很快，主要是用在乘用車的領域，單體的能量密度做到230左右的范圍，這個是在今年已經實現了規模化的應用，也就實現了批量化的配套，明年有可能會達到260或270的指標要求。
在快通類的電池這一塊，進展也是很快的，蒙古力公司推出快充型的公司，單體兩120瓦時/公斤，可以做到6倍率的充電，這些電池在冬奧會要做批量的應用，也是在零下30度要實現它的技術突破，進行一個規?；膽茫鲕囕v的運營。梧桐動力做的電池，現在也在推出第三類的快充電池，希望做到200瓦時/公斤，在大巴車、乘用車領域實現應用。
在數字化工廠和智能制造這一塊，目前已經顯現出比較好的發展趨勢，也就是說，在未來工廠的建設和生產線的建設，包括工藝包的提供，會形成一個動力電池工廠的系統解決方案。我想這個對推動產業技術的提升和成本的下降，我覺得會有一個比較大的影響。
同時，我們在安全性技術這一塊也實現了比較大的突破，尤其是在電池系統發生熱失控和熱擴散的情況下，能夠保證電池系統的安全性。這個是對軟包和方形電池進行的防火墻熱擴散組裝技術的研究結果，這是在18650圓柱形電池做的電池系統里采用了一些新的組裝技術，在熱失控發生的情況下保障系統的安全性。
同時，在電池的利用和資源回收這一塊，中國越來越多的企業給予了很大的關注，有些企業也在做相應的規?；氖痉豆ぷ?。鐵塔公司等等，這些公司在做電池的替級利用，在使用以后，在其他一些領域做二次利用的工作。在二次利用中，對鋰離子電池的資源，包括它的鎳、鈷錳，鋁箔、銅箔也要做資源的回收，現在很多的企業也在做，比較典型的邦普、格林美第三方企業，還有一些電池企業也在做資源的回收，比如說比亞迪等等。
介紹新能源汽車在重點研發方向大致的進展情況，300瓦時/公斤產業化的鋰離子電池研究方面，現在應該是四家企業獲得了國家的支持，一個是年論時代、國宣、中華鋁電，從進展的情況來看，300瓦時/公斤的技術應該都實現了，最主要是在它的安全性、循環壽命等等這一塊還要做很多的技術提升，才能夠滿足整車廠的需求。這一類電池在2020年項目結束的時候，配套的整車數量應該是超過1萬輛，并且這些車也是要上牌公告的。從應用的角度來說，在全球還是領先的，如果達到1萬輛的配套水平。在400瓦時/公斤的新興電池，以北京大學和物理所兩大團隊，現在開發了富鋰錳基的材料，現在做到400毫安時/克的水平，和硅碳材料做匹配，可以實現400瓦時/公斤的原理樣機的基礎。中間對電壓的衰減、備力，安全性等等還有很多技術性的技術工作還要去做研究。
最后就給大家介紹一下動力電池標準化和產業化的情況。在中國，現在在標準化的體系建立的相對來說比較完善，里面涉及到電性能、安全性、回收利用等相關的國家標準，現在都已經制定完成，或者正在制定過程中。有一些標準已經被中國政府采納，比如說在新能源汽車的企業準入和產品準入這一塊，新能源汽車的示范應用推廣，車型的目錄申報方面，包括新建的純電動乘用車企業管理規定等都進行了應用。當然，汽車動力電池行業規范條件，原來是工信部牽頭做的，現在是轉移到中國汽車工業協會牽頭來組織，這些標準在里面都進行了一些相應的引用。
同時，為了滿足，或者說為了提升動力電池的安全性，在里面又單獨制定了一些安全技術條件，電動大巴車有熱失控的安全技術條件，通過這個才能完成產品準入。這就是大巴車里面的熱失控的技術條件的要求，只有達到這樣的要求之后才能夠在大巴車領域應用。目前來說，磷酸鐵鋰基本上可以滿足這個要求，三元材料有很少一部分可以滿足這個要求，這個要求相對來說還是比較高，對電池過充20%，還要加熱到300度，看它有沒有發生熱失控的現象。這個從技術的角度來說還是非常難的，但是國內有一些小部分三元電池的企業已經滿足這樣的安全技術條件要求。
同時，在電池的編碼和規格尺寸這一塊，標準已經頒布實施，編碼現在在申請工信部的企業準入目錄的時候要進行相應的申報工作。標準尺寸這一塊，從行業的角度，還是希望能夠盡量的減少電池的規格尺寸的數量，希望能夠集中，這樣對將來的電池替級利用，互換，包括成本的降低，還是有非常大的作用。同時，現在正在開展的一些標準，像電動汽車鋰電池，蓄電池的安全要求，這是國家的強標，也就是法律，必須要達到這樣的要求，才能在整車里面進行應用。這個標準現在已經基本上制定完成，下個月要做一個最終的審核。再有一個是鋰離子電池工廠設計規范，電池生產與處置工程項目規范，鋰離子電池工廠設計規范已經制定完成，里面有一些標準是強制性的，里面的防摩和安全這一塊，對投資做鋰離子電池企業建設的，或者是擴廠的或是新建的企業，要關注這樣的設計規范。再有一個就是《電池生產與處置的工程項目規范》，屬于一個研編的項目，也是強制性的，屬于是研究編制，結果好的話可以做成這樣的正式標準，如果大家還有不同的意見，這個標準我們會擱置一段時間。
電池熱失控、熱擴散的工作，相應的研究成果已經在動力電池安全性國家強制性標準里面引用，后面無論是做大巴車還是乘用車電池的企業，對熱失控、熱擴散工作要給予高度的重視，只有通過這樣一個測試的情況下，它才能夠在整車廠應用。它的結果應該是，我們不希望它發生熱失控、熱擴散，如果發生的情況下，我們不希望發生著火或爆炸的情況下，在高炳燃應用的情況下不希望起火的情況，如果發生我們給乘員有5分鐘的逃生，有5分鐘的逃生允許電池發生爆炸或燃燒的情況。
電池系統能量密度、成組率變化趨勢分析，能量密度和成組效率逐漸在提升，從這個角度可以反映出整個行業的技術提升速度還是非?？斓摹?017年145款電池系統和單體能量統計數據來看，整個系統效率應該是67%。對磷酸鐵鋰來說，它的效率會更高一些，從單體到系統，大概是超過80%。而三元材料這一塊，因為考慮到一些安全性的問題，尤其是在乘用車的應用領域，從單體到系統的轉化系數會稍微低一些，現在大概是63%左右。目前好的轉化系數大概在0.7或0.71、0.72的水平，還是非常高的轉化系數。
（PPT）這是對不同的冷卻方式和不同的結構的電池單體到系統的能量密度的統計結果，比如說自然冷卻的，基本上做到110瓦時/每公斤，風冷的是120。對方形電池來說，系統的能量密度現在是到105，軟寶地是114，圓柱的是117，從數據的角度來說，圓柱形的電池系統集成完之后能量密度相對來說比較高，能量轉換的系數是最高的。在2017年前8批里面新能源汽車公告里面的電池系統的能量密度的統計結果，有按車型數量分布的，有按車輛的產量分布的，對乘用車。對大巴車來說，還是按電池系統的能量密度進行分布。這是2017年的結果，對2018年來說，整個電池系統的能量密度現在逐漸在靠近補貼的上限要求，對大巴車來說基本上做到130瓦時/公斤，對乘用車做到140瓦時/公斤，明年會達到160瓦時/公斤，達到政府的補貼，對新能源汽車的推廣應用還是有幫助的，推動了電池的快速提升。
對產業化的角度來說，2015年是160億瓦時，2016是280億瓦時，2017年是260億瓦時，2020年需求在1000億瓦時左右。2017年電池行業的年產能規模達到了2000億瓦時，目前來看優質產能還是處于不足的狀況。
對電池的壽命和成本來說，現在是跟補貼政策密切相關，對乘用車來說要做到8年/12萬公里，對商用車要做到5年20萬公里。對商用車的企業提的質保期更長，有的是8年70萬公里，也有這樣的一些要求。從質保期來說對電池生產企業的壓力還是非常大的。從價格的趨勢來看，去年大概是1.4元/瓦時，今年大概是1.2元/瓦時的水平，低的有可能到1元，高的也就是在1.4元左右。這樣的話，在沒有補貼的情況下，才有可能推動電池行業，包括新能源汽車行業的發展。
我就給大家匯報這么多。謝謝大家！
（根據速記整理，未經嘉賓審閱）
相關閱讀：
驗證碼：
