2021年3月19日,由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合電池中國(guó)網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池(CIBF深圳)國(guó)際交流會(huì)在深圳隆重召開(kāi)。大會(huì)期間,萬(wàn)向一二三股份公司高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理石先興以《高比能軟包裝動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)進(jìn)展與趨勢(shì)》為題發(fā)表了主題報(bào)告。
以下為演講實(shí)錄:
各位嘉賓,大家下午好,我是萬(wàn)向一二三股份公司的石先興, 非常感謝行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張雨總的邀請(qǐng),由我介紹高比能軟包裝動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)進(jìn)展與趨勢(shì)。
萬(wàn)向一二三是萬(wàn)向集團(tuán)全資子公司,公司總部位于杭州,全球員工總數(shù)超過(guò)3000人,研發(fā)人員超過(guò)1200人。目前建有8Gwh的軟包裝鋰離子電池產(chǎn)能,而美國(guó)A123的定位主要是面向美國(guó)的主機(jī)廠提供電池技術(shù)業(yè)務(wù)。在美國(guó)沃爾瑟姆有100多科學(xué)家的研發(fā)中心,這個(gè)研發(fā)基地側(cè)重于前瞻性的鋰能材料開(kāi)發(fā)、固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)。此外,在歐洲還有兩個(gè)基地:1.捷克,有建立12伏和48伏的工廠;2.德國(guó),擁有面向歐洲主機(jī)廠服務(wù)的工程技術(shù)中心。
萬(wàn)向一二三公司產(chǎn)品的范圍有四個(gè)板塊,動(dòng)力電池是軟包裝三元為主,公司拳頭產(chǎn)品是48伏微混系統(tǒng),基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超級(jí)磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)品。儲(chǔ)能在過(guò)去保持了穩(wěn)定業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。最后一個(gè)板塊是F1電池業(yè)務(wù),自2008年起與F1賽車企業(yè)建立長(zhǎng)期的合作。
自2012年收購(gòu)美國(guó)的A123公司,成立之初基于納米磷酸鐵鋰材料,它的功率密度很高,低溫性能也很出色,我們?cè)诖嘶A(chǔ)開(kāi)發(fā)出了超級(jí)磷酸鐵鋰,目前是應(yīng)用在48伏系統(tǒng)。EV和PHEV是軟包裝的三元,已拿下了大眾MEB定點(diǎn)。這里順便介紹一下我們提出了萬(wàn)向創(chuàng)新聚能工廠,2020年起已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)了。
第二部分介紹高壓電池的趨勢(shì)。當(dāng)前歐洲的碳排放法規(guī)在全球是最為嚴(yán)苛的,2019年更新之后,新銷售的汽車排放的指標(biāo)低于95克/公里,到2021年起,百分之百的銷售燃油車碳排放必須要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),倒逼著歐洲大型主機(jī)廠不得不向新能源轉(zhuǎn)型,如果不滿足的話,就面臨巨額的罰款,并且對(duì)品牌的美譽(yù)度、市場(chǎng)份額的流失有很大的壓力。這個(gè)角度來(lái)說(shuō),歐洲主機(jī)廠紛紛轉(zhuǎn)型向電動(dòng)化。國(guó)內(nèi)在前些年是補(bǔ)貼推動(dòng)電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,雙積分政策應(yīng)該是接替補(bǔ)貼政策刺激NEV發(fā)展,根據(jù)工信部的指標(biāo),2021-2023年,對(duì)應(yīng)的新能源汽車比例14%、16%、18%,也就是說(shuō),預(yù)計(jì)在2025年,NEV的目標(biāo)要做到500萬(wàn)臺(tái)/年的份額,這個(gè)市場(chǎng)還有很大的增長(zhǎng)空間。
新能源汽車從技術(shù)的角度,2014年P(guān)ACK系統(tǒng)搭載力度不到90Wh/kg,2020年P(guān)ACK做到160-170Wh/kg,而且到現(xiàn)在還在持續(xù)的提升,這帶來(lái)了一個(gè)好處,就是相同重量電池帶來(lái)車輛續(xù)航歷程的提高。另外是能耗水平,以前電動(dòng)汽車很大的痛點(diǎn)就是續(xù)航歷程,目前為止是極大的緩解了,這也是通過(guò)技術(shù)進(jìn)步來(lái)帶動(dòng)電動(dòng)汽車市場(chǎng)快速的市場(chǎng)化很核心的內(nèi)容。說(shuō)到電動(dòng)化的轉(zhuǎn)型,可以看到很多的車企紛紛推出自己的車型,百花齊放的趨勢(shì)。、核心重點(diǎn)就是電池,慢慢會(huì)走向平臺(tái)化,且越來(lái)越集中,帶來(lái)的好處有兩個(gè):1.平臺(tái)化可以縮短新車型投放的時(shí)間。2.隨著平臺(tái)化規(guī)模增大之后,綜合成本就會(huì)下來(lái),老百姓也會(huì)非常關(guān)注性價(jià)比。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),市場(chǎng)上終歸走向集中的平臺(tái)化的趨勢(shì)。
說(shuō)到能量密度提升,討論動(dòng)力電池系統(tǒng)有兩個(gè)方面:1.PACK系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化存儲(chǔ)效率提升;2.PACK材料輕量化,這也是提升能量密度很重要的途徑。電池能量密度提升有兩個(gè)方面:1.采用高比能正負(fù)極材料;2.集流體、隔膜更薄,也能提升能量密度。中國(guó)制造2025相關(guān)的要求,2025年單體電池做到400Wh/kg,2030年做到500Wh/kg,核心的一條還是材料體系的升級(jí)。今年上半年,動(dòng)力電池非常的火爆,火爆到什么程度?這個(gè)行業(yè)已經(jīng)不是要討論你能不能提指標(biāo)的問(wèn)題,而是你能不能拿到材料,而且大家紛紛在漲價(jià)。從我的角度來(lái)看是肯定的,鐵鋰有很大的空間。但我們相信A級(jí)車、B級(jí)車主流選擇上,三元肯定還是主流。
說(shuō)到很關(guān)心的話題是安全,電動(dòng)車安全是極為重要的內(nèi)容。2020年韓國(guó)三大動(dòng)力電池企業(yè)在全球動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)到35%,但是2020年寶馬和福特搭載了三星的電池,因?yàn)榘踩珕?wèn)題召回;現(xiàn)代搭載LG的電池也被召回。電池安全大家一定要重視,一方面是從電池設(shè)計(jì)到電芯設(shè)計(jì)、PACK和制造設(shè)計(jì)要提升。對(duì)于國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)側(cè),有必要趨嚴(yán)格,加嚴(yán)是對(duì)每一家企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展健康有力。
另外一個(gè)關(guān)心的問(wèn)題是快充電,快充受益于電池材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在過(guò)去幾年的長(zhǎng)足進(jìn)步,長(zhǎng)足技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。預(yù)計(jì)2025年小于15分鐘,甚至12分鐘充進(jìn)80%的電量,這依賴于電池。我想強(qiáng)調(diào)的是,未來(lái)快充的定位應(yīng)該是應(yīng)急,慢充還是為主的。
接下來(lái)就是萬(wàn)向一二三的高比能動(dòng)力電池的技術(shù)進(jìn)展,我們開(kāi)發(fā)高比能動(dòng)力電池,在美國(guó)有研發(fā)基地,也是借助中美雙方的研發(fā)資源戶部的關(guān)系,一方面是跟美國(guó)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)建立合作,針對(duì)材料的機(jī)理、失效分析,如何改善這些材料,做了很多工作。中國(guó)在鋰電產(chǎn)業(yè)鏈完備的優(yōu)勢(shì),想辦法把這個(gè)優(yōu)勢(shì)放大。在核心基礎(chǔ)上,應(yīng)用在產(chǎn)品當(dāng)中,這跟國(guó)內(nèi)的上游合作伙伴建立了很不錯(cuò)的關(guān)系。
鎳三元材料在跟電解液反應(yīng)的時(shí)候,它釋放的氧氣對(duì)安全不利,而摻雜和包覆不同的元素,數(shù)據(jù)表明循環(huán)壽命可以很顯著提升;而且還有對(duì)于安全的改善,底部這張曲線可以看到,它的熱穩(wěn)定性得到了提升,右下角還有針刺的結(jié)果,表明可以改善材料的安全性能。
通過(guò)開(kāi)發(fā)的正極的添加劑,可以看到在明顯改善安全,通過(guò)針刺、過(guò)充、擠壓,循環(huán)也不會(huì)有太大的影響。
這個(gè)是811的應(yīng)用,811和石墨的搭配體系可以看到,通過(guò)包覆之后,循環(huán)沒(méi)有太大的差異,而且率先在國(guó)內(nèi)通過(guò)811和石墨體系的針刺濫用測(cè)試,也是很好的驗(yàn)證。
基于811的體系開(kāi)發(fā)了90Ah軟包電池,能量達(dá)到300Wh/kg,也拿到了認(rèn)證報(bào)告。
最后介紹一下A123固態(tài)電池的進(jìn)展,我們知道固態(tài)電池瓶頸還是在于電解液跟活性材料的界面穩(wěn)定性,畢竟全固態(tài)的電池比液態(tài)電池的活性物質(zhì)接觸面積小,如何改善接觸界面是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。我們也做了一些工作,也在美國(guó)投了一些公司,我們2020年做出了A樣,目標(biāo)是希望能夠在2024年SOP。固態(tài)電池最大的優(yōu)勢(shì)還是安全,如何借助超高的能量密度400Wh/kg甚至是以上,把固態(tài)電池安全特性發(fā)揮出來(lái),這是行業(yè)有實(shí)踐意義的突破。
最后,謝謝大家。
(注:本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理,未經(jīng)演講嘉賓審閱,僅作為參考資料,請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載?。?/span>
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