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來源:【拓爾德TRD】 發布日期:2022-06-15 加入收藏 關注:384
重點關注有三個問題:電池、電耗、充電。
第一個,零部件層面、核心技術層面我想動力鋰電池肯定是關鍵,燃料動力電池當然也很關鍵,我現在挑一個年度進展最大的,因為技術進展太多了。
第二個,整車技術,我今年關注的不是里程,是電動汽車的電耗,這是當前整車集成技術的核心問題。我估計今年年會也會講這個問題。
第三個,從整個新能源汽車推廣應用的系統工程來講,充電技術正在經歷需求大上升,技術大發展的時期。要重點關注。
我在百人會年會大概會講這三個問題,但今天我只挑一個問題,就是純技術的電池問題。
一、國內動力鋰電池的重要技術進展
第一方面,面向300瓦時/公斤的電池,也就是2020年的這個電池。目前新能源汽車專項里面有三個團隊,一個是寧德時代新能源、一個是天津力神、一個是合肥國軒,這三個團隊目前基本上采用的技術路線大同小異,正極高鎳三元,負極是硅碳,這個電池目前技術指標已經接近應用要求,就是說我們說重大進展就是說這樣的,不是說還不靠譜的,這個就是我們要報告給大家的,就是說2020年要產業化的300瓦時/公斤的電池取得了實質性突破?,F在從比能量角度都已經達到,像寧德時代新能源循環壽命也基本上在1000次左右,能量密度達到304瓦時/公斤,其他兩家也差不多。
當然還有部分公司安全性標準還沒有完全滿足,寧德時代安全性也全部通過。300瓦時/公斤的單體大概能做出200-210瓦時/公斤的電池系統,因為他們基本上是軟包電池,不是方形電池。我們去年年底、今年年初能量密度單體大概達到230瓦時/公斤左右,系統大約150瓦時/公斤左右。就是說我們2018、2019年還要再提高50~70瓦時/公斤。這個我認為是可以做到的。至于350瓦時/公斤、260瓦時/公斤是我們力爭的目標。
第二方面,面向2025年產業化,希望沖擊單體電池400瓦時/公斤。300瓦時/公斤實際上變的是負極從碳變成硅碳,到400瓦時/公斤我們要變的是正極,目前可選的正極有好幾種,現在我們新能源汽車重點專項取得突破性進展的是高容量富鋰錳基正極材料,有兩個單位承擔了前沿基礎項目,一個是物理所,改善了富鋰錳基正極循環的電壓衰減。達到的指標是100周之后電壓衰減降到了2%以內,應該說這是一個重大的進展。另外一個是北京大學的團隊,首次研制出了比容量400毫安時/克的富鋰錳基正極,關于400瓦時/公斤應該是沒有問題的,甚至可能更高。
第三方面,更加前沿的,大家了解是固態電池。固態電池國內有多家研究機構和產業單位在做,包括中科院青島能源所、寧波材料所,物理所等,也包括寧德時代新能源、中航鋰電等。最近寧波材料所跟贛鋒鋰業合作,正在推進產業化,計劃2019年量產。應當說固態電池無疑是2017年全球電池領域最熱的一個技術名詞,所以下面我以固態電池為例來介紹全球動力鋰電池技術熱點。
基于上述問題,特別是固態界面接觸性/穩定性和金屬鋰的可充性問題,真正意義上的全固態金屬鋰離子電池技術,現在仍然還是不成熟的,還存在技術不確定性。目前展現出或者有突破的,有性能優勢和產業化前景的,重要是固態鋰離子電池。
固態鋰離子電池跟全固態鋰離子電池有什么差別?固態電池,不一定是全都是固態電解質,就是說還有一點液態,是液態跟固態混合的,看混合的比是多大。真正的固態鋰離子電池,其電解質是固態,但在電芯中有少量的液態電解質;所謂半固態,就是固態電解質、液態電解質各占一半,或者說電芯的一半是固態的、一半是液態的,所以還有準固態的,就是重要為固態、少量是液態。
有關固態鋰離子電池國內外動態?,F在固態鋰離子電池持續升溫,美國、歐洲、日本、韓國、我國,都在投入。各個國家心態不太相同。例如美國,以小公司,創業型公司為主。美國有兩家公司還是不錯的,都是初創公司,一個是S-akit3,續駛里程能到500公里,現在還處于初級階段。還有一個SolidState,還有一家公司被寶馬等幾家大公司投資了。因此美國重要是小公司、創業公司干,立足于顛覆性技術。日本的,基本上是固態鋰離子電池,最著名的豐田,將在2022年實現商品化,我們看看豐田干的是什么?豐田做的不是全固態鋰金屬電池,做的是固態鋰離子電池,它的負極是石墨類,硫化物電解質,高電壓正極,單體電池容量15安時,電壓是十幾V的那種,2022年實現商品化,這個是靠譜的。所以在日本,并沒有顛覆,還是鋰離子電池,正負極還可以用以前的。韓國,也是石墨類負極,并不是金屬鋰負極,跟日本差不多。中、日、韓的情況是類似的,因為我們已經有了很大的鋰離子電池的產業鏈,不希望推倒重來。
根據上面的進展分析,我們專家組對技術電池技術的發展趨勢判斷做了一次優化迭代(不作為國家電池技術路線圖的依據,僅供參考),具體如下:
2020年,比能量300瓦時/公斤、比功率1000瓦時/公斤,循環1000次以上,成本0.8元/瓦時以內,這個是確定的,這個所對應的材料是什么呢?高鎳三元,大家了解我們現在國內正在從鎳:鈷:錳比例3:3:3轉向6:2:2,就是高鎳,鎳變成6,再轉變到8:1:1,鎳變成8,鈷進一步降到1,甚至鈷進一步降到0.5。負極要從碳負極向硅碳負極轉型。這是我們當前的技術變革。
到2025年,正極材料方面進一步提升性能,比如說我們今年取得重要突破的富鋰錳基材料,當然還會有其他材料。我們2020-2025年,從300瓦時/公斤400瓦時/公斤,每瓦時成本從8毛錢以內到6毛錢以內。這個時候我們一般的性價比的純電動轎車合理的里程300400公里。
到2030年,希望在電解質方面取得突破,也就是2025-2030年最大的突破可能在電解質,就是固態電池會規模產業化,電池單體比能量有望沖擊500瓦時/公斤。2030年,常規的性價比車型應該可以達到500公里以上。當然要其它技術的配合。假如電耗極大,例如冬天百公里三四十度電,電池好也不行?,F在電動汽車越做越大,例如大SUV,車子重、風阻系數大,是一個值得改進的問題。
整車廠不做零部件,但是對零部件的理解比做零部件的人可能還清楚。比如說寧德時代新能源做電池就從寶馬學到了很多。寶馬對電池怎么掌握呢?整車公司不光委托一家零部件公司,而是會同時找10家、8家,都跟我合作,所以他的信息比擬單獨一家清楚得多,拿過來就給你做評價、做比較。所以他比單一的零部件廠家反而了解的更多。寶馬還在全球找許多大學和研究機構搞產學研合作,我們清華就是2011年開始寶馬合作研究電池安全性的。他的水平體現在哪里呢?制定大量的規格、規范和標準,這是整車廠的技術水平?,F在國內整車廠還是有差距的。
我們的技術戰略叫純電驅動,純電驅動本身包括了純電動,包括了混合動力,也包括了燃料動力電池,怎么讓純電驅動形成統一平臺呢?比如說現在我們在燃油車基礎上搞了純電動,搞純電動之后過渡到混合動力有各種各樣的方式。一種最簡單的方式就是日產現在推的增程式?,F在好多公司已經在干這個事了。預計到2025年,普銳斯已經具備一定的競爭力,因為成本已經很低了。假如公司有很好的基礎、有競爭力,就可以繼續搞深度混合動力,假如說競爭力不夠,那就選擇增程多放點電池、多拿點積分,或者少放點電池,成本低點,串聯混合。日產的汽車賣的很好,不比普銳斯差,剛剛說的單油門操作,就是純電動的所有好處他都有,因為它也是純電驅動的,加速性、自動回饋特別好,但是又解決了他的充電和續駛里程等問題。
假如按照純電驅動這條路一直走下去也是可以的,可以把發動機的增程器變成燃料動力電池。SUV做純電動,又要跑六七百公里,在現有的技術范疇下還是有難度的,就可以減少一點電池。燃料動力電池在客車、輪船、火車、大卡車都可以作為主動力,在乘用車上既可以做主動力,也可以作為輔助動力,這樣就可以把整個交通動力連起來。因為可再生能源可以發電制氫,用氫來儲能,氫燃料動力電池還可以用于發電裝置,必須要大系統去考慮這個問題。
有的廠家問,現在做PHEV,2025年能不能推出?我說要我建議不一定要做了,假如現在才開始做混合動力,平臺搞4、5年,到2025年再賣,那時候PHEV想拿到積分要100公里的純電動,還要放一個很復雜的發動機、機電耦合變速器,那也得要2萬塊錢。到那個時候,電池大概七八百塊就一個千瓦時,你這2萬多塊錢可以買30度電,賬一算好像沒必要。我們原來為何搞純電動,因為純電動相對簡單,混合動力復雜。另外,混合動力也不一定非要迷信普銳斯的混合動力,因為現在不是說做不做得出來,是你有沒有競爭力。即使做出來了,你比它貴,你說用戶買誰的。汽車不是說掌握了核心技術就行了,還要有技術競爭力,同樣做一個東西你得比他做得好、做得便宜,這才是成功的技術。
所以要我來給公司提建議,就是把這三個東西結合起來,讓他串成一條線,相互之間是統一平臺,一步一步走是變模塊,不變太多東西,這就是我的觀點。
我想過一段時間會有大浪淘沙,會有一部分公司逐漸被逼到墻角,這個時候它會采取各種各樣的措施。但是我認為,在這個過程中這些公司都是做了貢獻的,因為初始的時候就是試錯的過程,試錯的過程這個成本等于大家分攤了,雖然他最后可能退出了,但是他在這個過程中是做了貢獻的,至少它是證明這個路線是不通的,或者是我這種運營方式是市場不能接受的,它是有了這樣的貢獻,所以它轉過來還可以再去做別的,所以政府在這種過程中應該說和僵尸公司是兩回事,在他退出的時候實際上無生無息就走了,可能被并購了或者等等。所以,我認為這個過程并不要過分的擔心,值得擔心的就是之,政府扶植起來的最后讓它死不了,這個是最容易擔心的事情。
歐陽明高:這個過程肯定是這樣的,肯定會有洗牌。
記者:周期性大概是什么樣,二位預估周期性是什么樣的?
歐陽明高:可能2019、2020外資都開始做了,然后市場化上來了,傳統公司也都開始做了,外資也都來了,補貼也退下去了,那自然大浪淘沙也就開始了,大概是這么一個過程。
純電動汽車過冬,目前的確還是一個問題,一個是低溫對電池的影響,第二個就是取暖消耗的功率偏大,現在在研發的技術這些問題應該會逐步得到解決,首先電池怕冷的問題就是電池熱管理的問題,以前的電池大家是不怎么放加熱的東西,因為加熱也是有風險的,技術不是很成熟的時候不能放,因為電池的安全問題就是溫度超過一按時候出現的,它必須有很好的安全保障才會新增。所以剛開始出的電池基本上是沒有的,現在慢慢的因為加熱的技術也越來越好了,這些技術現在新的產品中間都帶了,也是老產品的確是沒有的。
三元鋰離子電池跟磷酸鐵鋰離子電池比,它的低溫性能要好一些,不像磷酸鐵鋰變化很大。但是冬天加熱是一個問題,不加熱車內、只加熱座椅電耗還是上來挺厲害的?,F在有一個技術很快會出來解決這個問題,就是熱泵空調,熱泵空調國內已經有一定突破,應該會在今后幾年上市,等熱泵空調出來之后加熱問題也會得到基本解決。不管怎么說,純電動汽車永遠都會存在能量不是過于充足的問題,所以純電動汽車節能可能是永恒主題。
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