肖成伟:目前硫酸铁锂电池安全性最好
日期:2024-10-09 23:36:52 作者:宏力精密钢管 阅读数:5862015 年10 月21-24 日,以“选择·行动--未来从现在开始”为主题的2015节能与新能源汽车产业发展规划成果展览会暨中国国际纯电动车、混合动力车和燃料电池车及关键零部 件技术交流展览会在北京国家会议中心举办。以下为中国电子科技集团公司第十八研究所 863计划节能及新能源汽车重大专项总体专家组专家 肖成伟博士讲话实录。
肖成伟:很感谢邀请今天来把中国动力电池的情况,给大家做一个简要的介绍。因为这部分内容我已经讲过很多次的,在里面稍微做了一点点的内容的增加,在这也给大家做一个介绍。
三块内容,一个是电动车关键发展的一个概况,再有一个是电池技术的发展现状,还有一个电池动力市场自己的判断。那中国汽车产业发展的面临这样一些挑战,刚才徐主任也在里面讲的,其实无外乎就两个,一个是对环境的影响,那就是说从氮氧化物等等这些,排放的这样一个要求,再有一个就是能源安全这一块。
这个刚才徐主任也讲了一下,中国的石油,进口这样一个情况,包括石油生产,也就是两亿吨国内的,进口的量逐渐增加,对外依存度也是在不停增加,工程院预测的2030年是超过70%,那再有一个就是政府,只有中国政府对乘用车企业的燃油平均消耗值,这个要求是越来越严格。这个大家可以看一下,就是这个按照这样一个水平,这样一个要求的话,对节能新能源汽车的发展,是很好的促进作用。
那中国政府是从十一五直到现在的十三五,从这样的一个研发体系的布局,对于节能新能源汽车来说,一直维持着三纵三横的技术体系。
那对研发的成果,那也进行了示范推广,从2009年到现在这是第二期,对节能新能源汽车进行了大规模一个示范推广的工作,第二期就是这个示范推广工作第二期,从2013年开始,2013年到2015年总共是39个城市和城市群,88个城市参与这样的示范,示范总的车的数量,按照各个省市上报计划,是超过30万辆。
这个是2014年统计的这样的示范数量,超过一千辆的城市,前两天正好我在对一些城市又进行了一个现场的调研,像北京啊,上海,包括南京等等这样一些城市,让它整个的示范推广的数量,都已经超过了一万辆。
那对节能新能源汽车的产量的统计,也可以看出来,尤其从2014年开始,有一个爆发式的这样一个增长,那尤其在今年的时候,在2014年的基础上,还是呈现出一个翻倍增长的态势。那从推广的数量来看,我想今天是超过20万辆,现在来看是没有任何问题的。那整个的示范推广的数量就是从2009年到今年的年底,整个的有可能会超过30万辆,那再看一下推广应用的这样一些产品,那在乘用车和专用车这一块,那在乘用车这一块,还是以微型纯电动和中高速的这样一些汽车产品为主。
也就是说在城镇化,就是尤其在城郊结合部这一块,我想实际上就是应该是低速车升级换代的产品,实际上就是有一些汽车的产品在里面去做了一个应用,现在给它归到微型纯电动车的领域。
再有一个就是对私人的,中高速的这样纯电动车,也有一个比较大的需求,再有一个就是在物流车一个,我想今年从应用的情况来看,还是比较少,我想从明年有可能会有一个比较大量的这样一个增加。在商用车这一块,就是在大巴车这样一个领域,插电式的混合动力大巴车和快充纯电动车,这是两个主要应用的产品。
那再看一看它的关键零部件,尤其电池这一块,就是在混合动力插电式的,纯电动的,包括燃料电池的,电池是它的核心的这样一个关键的零部件,这样是对电池它会有一些不同的技术指标的需求,大家可以做这样一个对比。
那在这里面,其实是各种类型的这样一些电池,都会有一些应用,包括铅酸电池,包括超级电容器,包括锂离子电池,再看看它这样一个趋势,实际上对铅酸电池来说,在国内用的最多的应该是低速车领域,那在具有启停功能的这样一个车型里面,铅酸电池应用的量也是非常大的。那镍晶电池,还是在丰田系的混合动力车里面,根据我的了解,丰田在今后在混合电动车里面,会加大锂离子电池的推广力度。
再看一下锂离子电池这一块,它锂离子电池都会用,混合动力插电式混合动力和纯电动的三个市场。
在这个基础上,各个国家对动力电池的支持力度也很大,也制定了一些相应的国家规划,包括韩国,包括日本,包括美国,包括德国,那对基础研究,对材料对电池对回收等等,就从全产业链的角度,对这个相应的一些研发和产业化的工作进行支持,那中国现在正在实施的是两个计划,或者规划,一个是科技部牵头的,十二五的电动汽车重大专项这样一个计划,再有一个是工信部牵头制定的,新能源汽车2015到2020的规划,这两个规划对相应的一些电池研发的内容,都进行了大量的支持。科技部这个通过963,873支撑项目对电池进行支持。
而这个节能新能源汽车的,国务院发布这个规划,是通过创新工程来对电池进行支持。那在十三五的时候,那国家对整个科研的体制进行了一个调整,那现在叫新能源汽车重点研发专项,相当于把973,863支撑的项目,这是科技部的一些项目,再有一个像工信部和发改委的项目做了一个整合,来做新能源汽车的研发内容的这样一些布局和一些规划。那在这里边,还是沿用这个三纵三横的这样一个布局,在三纵这一块,一块就是插电式的,一个是插电式的一个再有一个燃料电池的,再有一个纯电动的,这样三种。
他在这里边就结合了基础研究的,就是在能源这个,在信息这个,在材料科学这个,从基础研究进行布局,再有做了几个平台,包括对外合作的一个国际合作的平台,包括这样一些示范的等等这样一些平台,做了这样一个结合,在电池这一块,在里边涉及到六个大的方向,一个就是刚才说的基础的研究的一块内容,再有一个是高能量密度的一个内容,再有一个高功率密度的这样一个,再有一个是新体系电池这么一块内容,再有一个就是测试评价,那指标就是,从应用的角度来说,还是希望电池能做到三百瓦时每公斤,在车上进行一些装车应用的考核。
再有一个是,向着锂离子电池极限的研究的内容,希望能做到400瓦时每公斤,是这样一些指标的设置。
那再看一下三个五年计划下来之后,电池发展的一个趋势,实际上从整个趋势的角度来看,还是向着能量密度越来越高的这样一个趋势发展,实际上跟整车对电池的这样一个要求是匹配的。从安全性的这个角度来说,目前是硫酸铁锂安全性最好的,那这个在中国应用的数量也是最大的,再有这样一个电池,有一个批量的应用。
现在大家关注的一个重点这块,还是在三元这块,我想无论是从安全性,还是从它的循环,从它的成本这块,我想还是需要做很多研究的工作。
那从发展的趋势来看,从正极材料来看,基本上还是这三类,就是一个层状的,一个尖晶石的,一个橄榄石结构的,橄榄石结构的还是以磷酸铁锂为主,基本上还是以常规的尖晶石为主,这个是大家研究关注的一个重点,包括现在也是产业化的一个重点,那在33型的,523的,包括62811的,包括镍含量更高的这一块,我想这是目前大家研发和产业化的这样一个重点,就是目前有批量应用的应该是在333型的,那在这个62811和镍5,这样一个高镍的材料,我想现在大家也正在做产业化,但这个是下一步,我个人认为是应用的和产业化的一个重点。
那在负极材料也是三大类,一个就是炭材料这块,再有一个是合金,再有一个金属氧化物这类,合金现在是研发的重点,也就是说以硅碳作为一个研发重点,石墨类的材料现在已经是很成熟的产品。
那把前面做这样一个结合,看看动力电池的发展这样一个趋势,最左边的这块,我想在里边,是以磷酸铁锂,在国内作为一个产业化的,现在比较成功的这样一个产品,包括做混合的和石墨类材料做匹配的也有一些批量的应用,再有一个是超级电容器,现在也有批量的应用,这是目前在应用的这几类比较大的这样一个产品的种类。
现在再提的这一块,就是希望电池能够做到300瓦时每公斤的,能够实现批量化应用的,那这个我想应该是把前边说的,就是一个是以高镍材料为主,跟石墨类材料去匹配,尤其以硅碳的作为一个关注的一个焦点,就把这两类匹配到一块去,同时它要跟这些,比如说薄型的,改性的隔膜,做隔膜涂层的结合一下,它可以做到300瓦时每公斤,至少现在从实验室,是做出一些样品,电池是可以达到这样一个指标的,我想这个就是300瓦时每公斤,各个企业采取的一个主流的技术路线,我个人认为是这样的。
那下一步这块,就是以新体系的,锂硫的或者说锂空气的为一个研发的重点,那我们也可以把这两块包含在内。
再看一下国内电池的主要的进展,负极还是以石墨为主,正极材料是三大类,一类是三元材料和负锂锰结合的,再有一个是高镍的三元材料,其实就这么几类这样一个结合,开发这个能量性和能量坚固性的电池。
再就是用的混合动力的理念,石墨作为一个负极材料,这样做的一款电池,再做的高功率的电池,在新能源电池里面也有一个批量的应用。那刚才前面结合的这几类,就是做到300瓦时每公斤的这几类材料的匹配,也做了一些电池。一个就是1865的这一款,再有一个就是,能量再高一些的,3.5安1865的这些,从实验的数据来看,基本上可以达到车辆的要求。
那在高镍的这一块,就开发了一个,能量密度现在是做的两百瓦时每公斤,安全性也可以达到国标的要求,从这个角度来说,做到三百瓦时每公斤,这个目标做了一些很好的前期的积累,就是比如说我们可以做到240,或者250,这样一些水平,从200开始,做了一个很好的积累。那对三百瓦时每公斤,也做了一些技术的这样一些开发,这个是用负锂层状锰酸锂和碳匹配,能量密度接近于300瓦时每公斤。包括前面说的用高镍的三元,也是一个趋势,也是一条技术路线,我个人倾向于还是用高镍的三元去做匹配,跟硅碳做一个匹配来做三百瓦时每公斤的这样一个电池。
再看看这样一个市场的趋势,对锂离子电池来说,它在电动车,在储能包括电动汽车,这是它主要的一个应用的领域,那在这里边,包括软包的,包括1865的这样一些电池,在里边都会有这样一些应用,包括铝合金壳的这样一些电池。
那从世界范围内,对这个电池也进行了一个大量的投资,现在整个投资超过了100亿美金,那它的产能是超过了50g瓦时,也就是500亿瓦时,而在全球范围内形成了三个聚集的区域,一个是德国,个美国,一个是东亚,东亚是以中日韩为主,未来也是一个动力电池产业化的基地,在国内形成了一个很完整的产业链,从材料到电池到应用到回收等等,都包括在内了。
然后也是四个比较聚集的一个地方,一个是在京津这块,一个中原,一个长三角,一个珠三角,这样比较聚集的地方,整个的产能现在大概是两百亿瓦时,投资也超过一百亿人民币这样的一个水平。这个是国内的一个主流企业的这样一个产能的统计,那现在到2015年的时候,那它的整个的产能是超过了200亿,接近于200亿瓦时的这样一个水平,这是一个民意的产能。实际上今年大家从销售的情况来看,那还是处于一个供不应求的局面,我想这里面肯定还是有一些短板现在没有解决,现在发挥的产能,基本上民意产能的40%左右,也就是说在这个基础上,可以做到80亿瓦时的这样一个实际的这样一个产能,或者再稍微多一些。
前面这个都是容量比较大的,比如包括铝合金壳的,包括软包装的电池,还有就是1865非常标准的电池,现在在国内也处于一个大家都是投资比较热的这么一个领域,那这个是国内的一些投资和产能比较大的这样一些18650的这样一些企业,那18650,它可以用在比如说微型纯电动,包括还有一些就是插电式的乘用车里边,也可以在里边去做一个批量的应用,所以说从这个角度来说,国内很多的企业也在做1865,因为它做标准化的,包括设备也是标准化的,整个工艺流程相对来说也可以做到标准化,所以这块上手会比较快,从这个角度来说很多的企业还会在1865做比较大的一个投资和扩产,做一些相应的应用。
那同时像三星,像lg化学,像索尼,所松下也在扩展,针对电动车的市场。
对今年大致电池的预测,应该是在110亿瓦时的水平,它的产值按现在的价格来说,大概会在200亿到300亿一个销售的水平,针对应用的车,大概是针对20万辆车的市场,我介绍的情况大致就这么多,谢谢大家。