10月28日-29日，由嘉定政府支持，蓋世汽車及國家特聘專家汽車組聯(lián)合主辦的“2020第十二屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會暨第八屆汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇”隆重召開。此次論壇以“思辨謀局，創(chuàng)新落地”為主題邀請百名權(quán)威嘉賓，共同探討中國汽車產(chǎn)業(yè)在新形勢、新格局和常態(tài)化疫情防控下，有序發(fā)展的思路舉措。會議期間，中國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰發(fā)表了題為“動力電池產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)路線圖演化”的主旨演講。

以下為演講實(shí)錄：

謝謝王芳博士的介紹，也感謝蔡博士的推薦，因?yàn)槲覀円黄鹩行覅⑴c2.0版路線圖里面分部分的工作，蔡博士負(fù)責(zé)的是電驅(qū)動這一塊，他會介紹，我和肖成偉主任負(fù)責(zé)動力電池這一塊，我稍微改了一下題目，講路線圖和材料創(chuàng)新例子。

動力電池應(yīng)該說是大家很關(guān)注，所以路線圖也是有非常必要的理由來進(jìn)行修訂，因?yàn)檫M(jìn)步確實(shí)是非常之快，我先講一下，做鋰電池我有幸做了30多年，88年到物理所開始做鋰二次電池，從90年底鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化，我有幸參與中國鋰離子產(chǎn)業(yè)化過程，我在物理所做基礎(chǔ)研究，現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)有一百多人主要是在做一些創(chuàng)新性的工作，當(dāng)然也要支撐這個行業(yè)的發(fā)展做一些技術(shù)的推廣。

另外一塊就是從18年開始，為了加速新一代材料的應(yīng)用，我們在東莞的松山湖材料實(shí)驗(yàn)室里面做了一些材料中試實(shí)驗(yàn)，跟我們動力電池性能的進(jìn)一步提升有一些關(guān)系。

言歸正傳，先講一下路線圖的情況，因?yàn)榍疤炱嚬こ虒W(xué)會已經(jīng)公布了2.0版的路線圖，在電池這一塊它跟1.0版相比對能量型的電池滿足純電動汽車，能量功率兼顧型的動力電池滿足PHEV，還有用于HEV的高功率的電池，分類清晰，我想也是為了適應(yīng)現(xiàn)在的混合動力和純電動在公路交通電動化這一塊的長期共存的情況，當(dāng)然電池本身也是蠻復(fù)雜的事情，所以說從電池到系統(tǒng)，從關(guān)鍵材料到制造、測試和回收等，王芳博士牽頭做了這個測試評價和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)這一塊，這個也是非常之重要。

電池這一塊從十年前來講，那時候咱們還在討論它的性能能夠到什么水平，它的成本能夠到什么水平，今天我們知道，這些進(jìn)步比我們當(dāng)時樂觀預(yù)期的還要更快一點(diǎn)，因?yàn)榈搅?9年的時候，產(chǎn)業(yè)開始有了一定的規(guī)模，十年前我們預(yù)測的一些東西，大膽預(yù)測的一些東西，19年基本上都實(shí)現(xiàn)了，不是指的規(guī)模，是指它的性能，我們可以看到，中國的電池產(chǎn)業(yè)在國際上已經(jīng)開始占住了一個不錯的位置，無論是三元電池，還是鐵鋰電池，在乘用車和商用車之間都會有一些配套，所以它的很多指標(biāo)已經(jīng)出來了，能量密度能夠到多少、里程能夠跑多少，以前一次充電跑500公里是不可想象的事情，今天大家已經(jīng)覺得很正常了。接著就是電池成本能不能到1塊錢每瓦時，三元材料電池都做到了，鐵鋰還會更便宜一些。

還有就是技術(shù)的進(jìn)步，電池的能量能不能到200瓦時每公斤，現(xiàn)在連磷酸鐵鋰最高做到了190，更不要說三元的電池，現(xiàn)在已經(jīng)是逼近300瓦時每公斤，所以大家不斷看到這一塊的進(jìn)步。

特別是我們可以看到它的價格下降，10年前5塊錢一個瓦時，我覺得是指單體電池，現(xiàn)在到了5毛錢一個瓦時，所以這種對于汽車行業(yè)的支撐都是看得見的，連特斯拉的model3都降價了，所以我覺得這個里面有很多是中國電池技術(shù)進(jìn)步的因素。

另一方面講，過去因?yàn)?a class='link' href='http://ewshbmdt.cn/tag/補(bǔ)貼' target='_blank'>補(bǔ)貼的政策更多偏純電動汽車，有一點(diǎn)PHEV，所以說高功率電池這一塊的重視程度不夠，但是今天隨著HEV這一塊得到了廣泛的共識和認(rèn)可，今天我們可以看到，鋰離子電池也在混合動力包括PHEV這一塊做好了準(zhǔn)備，后面還有大家關(guān)心的固態(tài)電池，今天實(shí)際上是半固態(tài)電池，一些初創(chuàng)企業(yè)開始做出3百瓦時每公斤以上，甚至4百瓦時每公斤半固態(tài)的。全固態(tài)的這種硫化物電解質(zhì)電池也在開發(fā)之中。

所以這次發(fā)布的2.0版路線圖從7個方面對未來十幾年的發(fā)展做了一個展望，我們相信從電池這邊看能夠滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，早上我聽到了很好的討論，內(nèi)燃機(jī)也在快速進(jìn)步，HEV電池需求也非常之迫切，從目前的情況來講，我個人認(rèn)為電池技術(shù)的進(jìn)步，特別是十年以后真正的全固態(tài)電池有希望出現(xiàn)進(jìn)一步的性能提升。

我們可以想見汽車將會出現(xiàn)不同的品種和不同的物種，今天我們在討論HEV也好，討論EV或者是討論燃料電池和汽車也好，它是基于今天的汽車，你們可以看到這次整個的路線圖是把智能化這一塊，智能網(wǎng)聯(lián)放在一個重要的位置，因?yàn)橹悄芫W(wǎng)聯(lián)它可以讓汽車成為一個不同的物種，那可能會在現(xiàn)在每年不到3千萬臺基數(shù)之上出來更大的批量的新物種車輛，那個時候的電池就需要提供更好的支持。

細(xì)節(jié)就不講了，因?yàn)槁肪€圖都有一些描述，所以說不僅僅是設(shè)計(jì)和制造的問題，我們也會考慮整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以說電池從生到死的技術(shù)都有一個描述。

電動汽車對電池有全面的要求，所以說做這個路線圖也是復(fù)雜的活，從去年開始，國內(nèi)外的電池企業(yè)、材料企業(yè)，包括整車企業(yè)，還有做基礎(chǔ)設(shè)施的，一百多位的同仁，感謝他們經(jīng)過差不多一年的努力，在中國汽車工程學(xué)會強(qiáng)有力的組織下，我們把這個表格編出來了。

這個路線圖是2.0版的，16年發(fā)布的是1.0版，1.0版里面大部分都人關(guān)注的是能量型電池比能量達(dá)到多少，350瓦時每公斤之類的，還有這個成本是多少，能夠把它降到1塊錢一瓦時嗎？今天看那個過高的比能量指標(biāo)基本上是沒達(dá)到的，成本的指標(biāo)是超額完成的。

按照這個路線圖，先往近處看，到2025年的時候，可以預(yù)期動力電池系統(tǒng)成會在每瓦時5毛錢以下，這個里面有一些描述，因?yàn)?016年路線圖的預(yù)測經(jīng)過了4年的檢驗(yàn)，大部分是靠譜的，現(xiàn)在我相信這個也會比較靠譜，大家未來幾年會檢驗(yàn)這個。

2030年的時候我覺得是一個關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)有的汽車主要是作為交通或者運(yùn)載工具，是運(yùn)人或者運(yùn)貨的，在未來幾年我們可以看到有更多的新物種汽車是用來作為生活、工作及娛樂的空間，所以預(yù)期2030年的時候中國會生產(chǎn)出更多的車，從電池這一點(diǎn)看在那個時候它會滿足它的需求。但是對于這種咱們今天的運(yùn)載型的車輛，HEV和燃料電池混合動力的車輛還有很大的空間。

對于材料我們也有一個預(yù)測，不能離開應(yīng)用場景去聊某一種材料，有一段時間大家老是去爭到底是磷酸鐵鋰的還是三元的電池更有前途，因?yàn)檐囕v的性能和經(jīng)濟(jì)性的要求是多元的，我們看到的這些主要的動力電池的材料都列上了。無論是三元還是磷酸鐵鋰的材料，到三五年之后我們認(rèn)為它們還是電池行業(yè)的主流材料，還有成本更低、性能更高的材料，逐漸在未來5年走向應(yīng)用。

編制這樣的路線圖的時候，每一種材料都不能少，如果是因?yàn)橄埠冒涯承┎牧先サ?，那就不是尊重市場決定權(quán)的行為了，會變成專家們或者是學(xué)會，甚至延伸到政府的主管部門想支持什么、不支持什么，這個是由市場來決定的，我內(nèi)心確實(shí)認(rèn)為三五年以后它仍然是多元的。

因?yàn)楹竺孢€有固態(tài)電池的報(bào)告，所以我不會專門來講這個，在材料這邊我可以多講一點(diǎn)，鋰離子電池為什么生命力這么強(qiáng)？1990年代初開始走向市場，經(jīng)過30年，從手機(jī)到電腦，從汽車動力到電力的儲能，不說橫掃，也差不多是這個意思。所以今天它給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了深刻的變革，在儲能產(chǎn)業(yè)會帶來電站建設(shè)的變革，這個里面最關(guān)鍵的是什么呢？是材料。它材料體系非常之豐富，這是歷史上的電池從來沒有過的。

這是我們之前做的最基礎(chǔ)的研究，在今天證明是有價值的，差不多在25年前我們做無鈷的鎳酸鋰材料，至今天是繞不開的話題，動力電池必須要把這個鈷用量降下來可以看到，每一次應(yīng)用的材料出現(xiàn)變革，或者是前面十幾年、二三十年打下基礎(chǔ)的，有人喊無鈷的電池，所以這一塊的討論比較熱。第一代無鈷的材料錳酸鋰還在大量生產(chǎn)，但電池主要是用在兩輪車上，現(xiàn)在它主要是靠兩輪車掙錢。新能源四輪車我認(rèn)為還是一個打基礎(chǔ)的時期，因?yàn)槿珖荒瓴乓话俣嗳f輛，什么時候到了幾千萬輛才是正常成熟時期。

第二代無鈷的材料是磷酸鐵鋰，當(dāng)時新聞出來，特斯拉說要用中國無鈷電池，有人發(fā)了一個信息問這個到底是什么？我說這個應(yīng)是磷酸鐵鋰電池，不用很驚訝，磷酸鐵鋰電池非常安全，還長壽命、低成本。十幾年前我們批量生產(chǎn)的鋰離子電池，08到10年的時候這個法國電力的測試了，有6千次的壽命，從10年到11年我們放了2千多臺車做共享租賃，在歐洲近10年跑下來了，我很高興聽到今天他們說沒有一臺車的電池是需要更換的。

我們最近在推下一個完全無鈷的材料現(xiàn)在大部分在無鈷材料研發(fā)的都是通過三元材料加鎳減鈷來做，還在一個持續(xù)的過程之中，但是我更還希望把電池的成本更大幅度降下來，因?yàn)闊o論是5百還是7百公里電動車，今天都不再是一個問題，所以我特別希望成本能夠繼續(xù)降，安全提升上去。這個是我們做了的高電壓鎳錳酸鋰材料方面工作，把目前成本最低的錳酸鋰的四分之一的錳換成鎳就是可以變成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)二元正極材料，高這個材料需要充電到超高電壓，相對于金屬鋰達(dá)到4.9V，就涉及到穩(wěn)定性的問題，今天我們可以看到這樣的電池、用改進(jìn)的材料，同樣的電解液，在室溫情況下和高溫下穩(wěn)定性不輸給三元材料。

這件事情做下來以后解決的問題是什么呢？就是目前的一塊磷酸鐵鋰電池?fù)Q成它電壓提升了40%，意味著同樣的尺寸能量提升40%，每個瓦時成本又降低了30%左右，這是一個已做到中試的工作。另外一個工作推負(fù)極材料的改進(jìn)，因?yàn)閯恿﹄姵剡€有一個快充的問題，你怎么去解決？電池的負(fù)極材料也有很多，今天用的更多是石墨材料，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)有一種金屬，就是錫，與鋰結(jié)合后形成的是合金，這個合金可以讓鋰離子快速被傳輸，至今天我們持續(xù)做了20幾年，可以看到，如果是石墨的話，你在快充的時候能夠充進(jìn)去的容量很少，特別是在低溫下面，零下20度的時候能夠充進(jìn)去的極少，但是這個材料即使在零下20度的時候也能比較快速地充電。這個工作現(xiàn)在做到什么程度呢？過去我們知道把塊材做出來，把它的納米顆粒做到石墨里面去，今天我們能夠做到的就是把它做到納米的碳管里去，這樣鋰離子可以快速輸運(yùn)，如果電極有添加它做成的納米線，做成鋰離子的快速通道，我們可以看到這個材料的加入既提高了電極的比容量，也可以實(shí)現(xiàn)快速的充電。

所以在未來5年里電池技術(shù)會進(jìn)步，一些材料已經(jīng)開始準(zhǔn)備出來了，這個就是把一些研發(fā)的東西變成可以支撐行業(yè)發(fā)展的工作，未來的發(fā)展有很好的機(jī)會，這就是我匯報(bào)的內(nèi)容，謝謝大家！

返回第一電動網(wǎng)首頁 >