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浅谈动力电池的技术提升/产品价格/政策三大方面

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动力电池作为新能源汽车最核心部分,对新能源汽车产业的发展起着至关重要的作用,因此也是行业内讨论最多、最关注的领域。在12月17日举办的第七届全球新能源汽车大会上,多氟多集团董事长李世江、宁德时代研发经理郭永胜、沃特玛副总经理饶睦敏、星恒电源股份有限公司总经理冯笑、东方日产启辰事业部的副部长洪斌、比克电池副总裁廖振波先生、卓能动力电池董事副总裁邓纶浩,7位嘉宾针对当前行业最关注的动力电池技术提升、产品价格、政策要求等方面进行发言并讨论。以下为7位嘉宾发言精华集锦。

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为了应对“排放门”和全球各国日益严格的汽车排放法规要求,大众汽车制定了“Together-Strategy
2025”策略,并在2016年6月宣布:截至2025年将发布30款纯电动汽车EV,并且销量目标将达到200万-300万辆(占大众所有车型销量的20-25%),相当激进的计划。戴姆勒也宣布截至2022年将发布20款纯电动汽车EV和插电式混合电动车PHEV。宝马也将截至2025年的电动汽车xEV的销量比例设定在25%。特斯拉、通用、福特也宣布截至2020年将发布10-13款EV和PHEV。随着全球电动汽车的快速增长,电池制造商也在热火朝天的扩产、改进锂离子电池性能。

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动力电池作为新能源汽车最核心部分,对新能源汽车产业的发展起着至关重要的作用,因此也是行业内讨论最多、最关注的领域。在12月17日举办的第七届全球新能源汽车大会上,多氟多集团董事长李世江、宁德时代研发经理郭永胜、沃特玛副总经理饶睦敏、星恒电源股份有限公司总经理冯笑、东方日产启辰事业部的副部长洪斌、比克电池副总裁廖振波先生、卓能动力电池董事副总裁邓纶浩,7位嘉宾针对当前行业最关注的动力电池技术提升、产品价格、政策要求等方面进行发言并讨论。以下为7位嘉宾发言精华集锦。

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面对车企“骗补”以及动力电池性能不明确和安全隐患等制约新能源车推广的阻碍,补贴导向将让位于市场创新已在业内形成共识。最新消息显示,科技部、工信部、财政部、交通部四部委将联手,从技术标准到补贴政策,全方面解决新能源车发展中的顽疾。而在近期本报举办的“2016北京新能源汽车发展论坛”上,汽车行业资深评论员张志勇也表示,从研发源头进行规范,才是今后新能源车持续发展的良方。

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为了应对“排放门”和全球各国日益严格的汽车排放法规要求,大众汽车制定了“Together-Strategy
2025”策略,并在2016年6月宣布:截至2025年将发布30款纯电动汽车EV,并且销量目标将达到200万-300万辆(占大众所有车型销量的20-25%),相当激进的计划。戴姆勒也宣布截至2022年将发布20款纯电动汽车EV和插电式混合电动车PHEV。宝马也将截至2025年的电动汽车xEV的销量比例设定在25%。特斯拉、通用、福特也宣布截至2020年将发布10-13款EV和PHEV。随着全球电动汽车的快速增长,电池制造商也在热火朝天的扩产、改进锂离子电池性能。

郭永胜:固态锂金属电池是下一代动力电池技术方向

电池衰减待明确

对于电动汽车的普及,产业分析师们也难得的达成了非常一致的看法:不断提高电池能量密度、功率密度、快充能力,同时还要不断降低成本。在成本方面,大众市场总监Richardo
Tomaz在采访中说到:现在电芯成本到了1.5元/Wh左右的水平并不稀奇,因为Tesla(电池包:190USD/kWh)和GM(电芯:145USD/kWh)走得更快一步,成本甚至更低(尽管有评论怀疑是否是亏钱),大众甚至制订了更为激进的2020
成本目标(模块及其制造成本:93USD/kWh)。

郭永胜介绍,做固态锂金属电池能把锂金属用上,也能把高压材料用上,同时在动力电池安全性方面也有一定保证,这个是宁德时代目前在未来电池技术发展方向的一个研发布局。固态电池可以分为三代,第一代就是相当于传统的锂离子电池成电解质,这样的优势并不明显,因为换成固态电池以后,能量密度、体积能量密度比现有的传统的锂离子要低。第二代就是把负极换成锂金属,正极用传统的正极材料,可以用高压材料。再往下一代,因为负极用了锂,正极材料可以用不含锂的材料,可以用硫,其他不含锂的都可以尝试,这样能量密度会有进一步提高的空间。目前,硫化物的固态电池是比较领先的技术,用硫化物有一些优势,适温电导率比较高、电解化窗口比较高、跟锂金属的兼容性还是比较好,但硫化物面对的挑战也非常大。

数据显示,去年我国新能源车销量为33万辆,同比增长3.4倍。然而,与量化的高销量相比,作为新能源车核心部件的电池,在安全、寿命及衰减程度上却并不明确。

而在中国,逐年退坡的补贴政策也把降成本的压力转嫁到了电池上。在提高能量密度的同时,成本通常会增加,充电时间也会增加,这几个参数之间看起来总是矛盾般的存在。例如,30kWh的日产聆风在50kW快充模式充满80%的电量需要30min不到(有网友报道二十多分钟也能充到80%),日产计划通过提高充电电压,从而把充电功率从50kW提高到150kW,但是即使这样,充电也仍然需要20min左右。当然,我们看到现在欧洲也已经在布局350kW的快充了,但是是否能快速的铺开充电基础设施还需要观察。目前而言,跟加油时间相比,快充技术仍然是个影响电动车普及的重要因素之一。

宁德时代研发经理郭永胜

工业和信息化部装备工业司司长李东表示,从新能源车全生命周期看,安全问题涉及电池及整车的制造存储、运输使用维护、报废回收拆解等全周期的各个环节中。

下表列出了传统汽油车、HEV、PHEV、EV、燃料电池车FCV
、天然气汽车等的一些优缺点,其中,EV在续驶里程、充电时间、成本三个方面的劣势再目前还是大家比较关注的,PHEV、FCV在成本上也是面临挑战。

饶睦敏:从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池低温性能

据了解,国内在售的新能源车中,以目前的技术水平,新能源车搭载的电池使用寿命仅为3-5年。同时,消费者的日常使用,以及经常使用快速充电,都会使电池出现衰减。数据显示,当新能源车的电池容量衰减到70%以下时,需更换电池。对于一辆新能源车来说,电池成本占车辆总成本的40%以上,以一辆售价10万元左右的新能源车为例,更换电池的价格近5万元。

作为下一代锂离子电池技术,全固态锂离子电池被寄予厚望,它具有更高的能量和功率密度,还具备快速充电特性,电解质也不存在泄漏的隐患,被认为是应用于电动汽车的有力竞争者。

饶睦敏介绍,针对磷酸铁锂电池低温性能的影响因素,沃特玛进行了详细的研究。第一,正极的影响,正极的磷酸铁锂本身电子导电性比较差,另外它比较容易产生极化,降低容量发挥;第二,负极的影响,负极这块主要是低温充电这一块,因为它会影响到安全性问题;第三是电液这一块,可能低温下的黏度会增大,锂离子的迁移阻抗会增大;第四就是粘结剂,它对电池的低温性能影响也是比较大的。

张志勇认为,众多车企均不明确旗下车型电池的使用寿命及衰减周期,显示出车企对电池技术的不自信,需要车企和电池生产企业合力解决,延长电池使用寿命和更换周期,才能在新能源车推广中打消消费者的顾虑。

沃特玛副总经理饶睦敏

大幅提升技术门槛

因此,沃特玛的整个提高磷酸铁锂低温思路是从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池的低温性能。通过整个体系的改善以后,沃特玛在磷酸铁锂电池单体这块做得比较好的效果,在充放电特性方面,充电-20、-30、-40度0.5C充电恒流比可以达到62.9%,放电-20度可以放出94%。

在汽车市场资深专家颜景辉看来,补贴的普惠政策对培育新能源汽车初级市场行之有效,但长期执行该政策企业容易患上依赖症,缺乏技术开发和产品升级的动力和压力,行业容易出现低水平的盲目扩张。相比对车型的补贴,借助补贴激励电池生产企业,把更多资源投入到产品的研发和创新上,不仅可以降低电池的研发成本,更可以避免部分企业对政策的过度依赖和骗补行为。

李世江:通过研究氟、锂、硅三大元素探索新能源汽车核心技术

事实上,针对新能源车电池在使用中突显的问题,国家相关部门将严格规范新能源车准入标准,从源头对新能源车生产和准入进行规范。此前,工信部已经修订完成《新能源汽车生产企业和产品准入规则》,财政部称将配合工信部在提高技术门槛的基础上提高财政补贴政策、补贴标准,在弥补成本差价和促进技术创新上实现基本平衡、健全监管体系、建立市场化发展机制。

多氟多从研究氟这个元素出发重点研究了锂和硅,在成千上万的物质当中大家熟悉的元素周期表在这个地方,多氟多研究100多种元素中的3个主要元素,就是氟、锂、硅,氟元素位于右上角,是最活泼的非金属活跃,人类发现它付出了巨大的代价,左上角有个高能的金属元素被称为高能金属锂,这两个元素构成的锂电池电解位最大;另外一个硅元素也是研究的对象。通过研究三个元素是制造三个电池,进而探索了新能源汽车的三大技术,分别是结构轻量化、动力电气化、整车智能化,这是三纵的技术。此外,多氟多还有三横的技术,电池、电机和电控,通过三横和三纵技术构成多氟多新能源汽车的核心技术。

颜景辉表示,政策向生产企业倾斜,有助于国内生产企业在技术研发上进一步实现突破,使新能源车在销量提升的同时摆脱技术依赖,为市场提供更好的产品。

多氟多集团董事长李世江

化解电池安全焦虑

值得关注的是,虽然新能源汽车销量猛增,但市场上对其安全的质疑始终不断,不仅是因为里程焦虑,消费者还普遍存在对电池安全的焦虑。

近年来以特斯拉为代表的新能源汽车频频发生自燃事故,已经引起了业内关注。北京诚信达汽车总经理王长谦在“2016北京新能源汽车发展论坛”上表示,没有安全基础会让新能源汽车发展陷入困境,只有大力扶持新能源车核心部件供应商,帮助其加大技术投入,才能够在技术层面加快新能源车电池的进步。

事实上,对于电池、电机等新能源车核心技术,国家已经开始进行扶持并制定考核标准。按照工信部发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》,国家将符合规范条件的汽车蓄电池企业进行公告。能否进入“目录”,决定了使用这款电池的新能源汽车可否享受相关优惠与补贴政策,而在当前依靠政策推动的市场环境中,无法得到补贴意味着丧失竞争力。据透露,国家正在着手制定该目录的进入和退出机制,企业进入《汽车动力蓄电池行业规范条件》目录也不意味着可以高枕无忧。

按照规划,国家对动力电池企业的评价方式将逐步改变,不再是传统的送样品到实验室进行检测,而是要通过动态管理方式,不定期地对市场中的产品进行抽样检测,再进行综合评估。此外,国家也会从通过目录的动力电池企业中重点培养3-5家,在全球市场争夺话语权。

对此,颜景辉认为,相关部门重新考虑新能源汽车的补贴方式以及监管机制,无疑将堵住新能源汽车的安全漏洞,避免因安全问题造成的不利影响。

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