以下内容根据现场演讲实录整理,未经过报告嘉宾审核:
大家好,非常高兴应邀参加这个会,我不是电池专家,应该说我用了30多年的电池。我想未来动力电池在新能源汽车中的应用谈一些个人的看法,因为自己不是电池专家,所以有不对的地方,第一请大家批评指正,第二,请大家包含。
主要分三个方面:
一、新能源汽车发展的简史
第一个讲一讲新能源汽车发展的简史。新能源汽车从电动汽车而来,从1881年世界上第一辆电动汽车诞生到现在经历了三起一落。我们开展这个方面的工作是第四次,我们接过了电动汽车的开发。
起源应该说有各种说法,最主要的从科技界来讲,应该是1992年,钱学森院士建言党和国家领导人发展电动汽车。正好在“八五”期间,我国兵分两路研究开发电动汽车技术。第一路是国防科工委,中国远望集团牵头,北理工、长安胜利汽车等单位组成。第二路就是国家发改委,当时是中汽总公司牵头,清华、东风汽车等攻关单位成组。
当时,我个人的理解,发改委方向应该是小功率电动民用车辆。国防科工委当时是中美军转民重大合作项目,就是中国国防科工委和美国国防部,当时是电动大客车,兼容军用车辆,中方是牵头单位远望集团,所以我们的第一辆车叫远望号,技术以北理工为主,国防科大、西工大、北京公交、胜利客车、淝河安凯客车、中汽中心(检测)等单位参加,美国是诺思罗普·格鲁曼公司牵头、西屋、休斯等防务公司参加。我当时参加了国防口的项目。
“八五”期间做了以后“九五”期间,我们国家电动汽车技术走出实验室开始试验运行,在汕头以及南澳岛建立了我们国家试验示范运行区,北理工和北京公交联合开发的京华电动大客车参与北京2001年8月世界大学生运动会期间绿色车队载客,东风做的纯电动轿车概念车、中科院大连化物所和东风汽车做的燃料电池中巴概念车。
我国从2001年一直到现在都在做电动汽车相关事情,2001年到2005年、2006年-2010年是两个“863计划重大专项”,2011年到2025年这三个五年计划是重点研发专项,这里面第一任组长是万钢主席,后面第二任是欧阳明高院士作为组长,我在专家组也是五个5年计划,作为纯电动技术的责任专家参加专家组。
我们做的事情,简单来说,中国定义了新能源汽车的三大技术体系:第一个车辆,第二充换电基础设施。第三当时叫远程安全监控与故障诊断。而后,国家部署了四大重点示范工程,首先是奥运会,在18平方公里的奥运公园,叫公交零排放,绿色奥运电动客车的工作。之后紧接着就是上海世博会,以及广州亚运会,还有北京的APEC峰会,我们完成了从试验运行到示范运行。奥运会和世博会的巨大成功,应该说坚定了我们的信心,拉开了新能源汽车推广应用的序幕。我们加产业推广力度,构建生态、走向世界,引领创新。基本上每两年一个国家的重点推广应用工程,十城千辆、公共领域产业创新、推广应用、补贴落地、科技冬奥,基本上完成了从技术到产品的超越。
这是今天早晨新能源汽车国家安全监测与管理平台的数据,到今天早上为止将近2100万辆,累计跑了将近8500亿公里,累计综合节能碳减排2.66亿吨等。
应该说新能源汽车已经成为中国交通领域“中国制造”的新名片,主要标志是几个方面:第一个整车产销和出口全球第一。第二电池/电机产销全球第一。自主品牌国际知名度迅速崛起。第四个是车联网国家平台全球规模最大,第五充换电基础设施全球第一,最可贵的是新能源汽车技术整体达到国际先进,部分领域我们达到国际领先水平。
比如在2023年全球乘用车销量前十的企业中,以比亚迪为代表的中企占6席,动力电池全球新十的企业中,以宁德时代为代表的占了6席。而且占比达到63.5%。说明我们在新能源汽车、新能源电池,这两个领域里面的国际层面上已经有了非常知名的企业。
另外一个我们技术水平在国际先进和领先的,比如说我们现在车整备质量越做越大,百公里的电耗有所下降到。另外,续航里程方面,新车已经明显大于500公里的占比非常之高。另外,动力电池在产业领域领跑地位。
二、我们国家新能源汽车的发展
这是刚刚简要回顾一下我们国家新能源汽车的发展,下面我讲下动力电池关键挑战,我指的是在应用领域,我们现在从车的角度来讲。我们要求高比能量,高比功率,全气侯、快充,高安全,一直是我们国家电动汽车发展的生命线,另外长寿命、低成本,当然还有其他的,我认为目前比较重要的是这几个方面。从活性和稳定性,长寿命、高安全、低成本更多是稳定性,还有活性。活性和稳定性同时要达到是有矛盾的,我们要兼顾。光从材料创新就不够了,我们国家应该说动力电池及系统,从材料创新到结构创新,以及到我们的运维协同创新,组建了这么一个体系,我们国家才能在动力电池系统领域处于国际领先水平。
当然了,要提高能量密度,目前来讲,应该说我们现在的能量密度基本上可用,未来更高的可能对航空、船舶等等,在提高能量密度方面,也是我们电池行业一个永恒的追求。当然,动力电池对我们汽车来讲,如果能保障安全的前提下,能量密度越高越好,续航里程越高越好,这是从能量密度的角度来讲,材料体系的发展有它自己的规律。
另外一个,目前磷酸铁锂和三元电池十年之争,我们看看它的发展,2015年当时磷酸铁锂占了将近70%的份额,而后继续下降,到2019年是一个拐点,随后磷酸铁锂电池现在装车的比例上升。这就说明什么呢?因为磷酸铁锂相对来讲还是安全性好一点,所以在这个情况下,成本也比较低。应该说,低成本、高安全是新一代电池技术真正商业化应用的前提。原来大家认为磷酸铁锂在轿车上很难应用,现在已经不一样了。
我们也需要平衡能量密度,倍率性能和循环寿命之间的关系。所以我认为材料创新这个领域也有很重要的部分要做。另外一个就是低温性能与高温安全性,高温稳定性和安全性。我们在这一部分做了一些尝试,发现单纯的材料创新难以同时满足低温性能和高温稳定性。低温好用的低温电池,高温就有问题。高温性能比较好的,在零下20度基本上动不了,零下20度是一个非常明显的界限。当然,华北以南,比较密集一个是因为发达,像东北、西北主要还是气侯有关,尤其是冬天,这也是用户目前比较关心的一个问题。怎么样从材料上下工夫,同时我们下面还得要从结果上下功夫。
刚才谈到固态电池,目前来讲产业化还是任重道远。固态电池有望实现高安全性和高能量密度,应该是当今的热点,固态电池的技术路线各有优劣,体系复合是未来的发展方向。目前从硫化物、聚合物到氧化物三条技术路线,应该说都在同步的发展,从材料、设备、工艺、系统还不太成熟。固态电池也有不安全的因素。
另外电池就是超充,补能的焦虑和超充基础设施的不足,超充也是对电池非常大的考验。传统意义上来讲,快速充电或者超快速充电没有不对电池产生伤害的,应该是这个方面我们必须要认真的研究。现在超充也非常时髦,广州超充之都,深圳超充之城,海南超充之岛,这些口号都喊出来了。超充能力与能量密度的矛盾,高比能动力电池或者长寿命超快充也是有矛盾的。充电的速率也是有瓶颈的,这里面因为大家都是电池专家,对电池的损伤我不再多说了。
三、几点关键技术未来的发展
最后,我谈几点关键技术未来的发展:
一是低成本电池技术。电池大规模应用成为第一动力,磷酸铁锂市场份额预计会继续攀升。另外,提高能量密度,提升低温性能,是我们国内或进军世界的一个发展的方向。从材料体系、工艺优化到结构创新,我们要全方位的去开展。
二是电池低温技术。低温快速加热启动,我们在冬奥会,在零下40度的环境下我们已经做到了,应该说每分钟10度,然后快速提升到常温以后进行工作,对它的续航里程,对寿命目前还未发现有太大的影响,对续航快速加热要消耗掉5%左右的能量。
三是高安全耐热的电池技术。耐高温电解液+电极界面钝化能够提高电池安全性,高温稳定性和寿命。速热高温运行,通过升温满足充放电功率需求,简化热管理系统。现在保温隔热技术已经做的非常好。
四是关于固态电池,现在固态电池说法很多,我所知道的听到的有半固态、准固态、固液混合、胶体、凝聚态等等,我个人认为都是加了液态的电解液,怎么样少量的电解液,我一直觉得我们应该在定义上弄清楚,否则会给引导,会给行业,会给投资人产生一些误会,我个人比较倾向于把定义弄清楚。
这些关键技术,大家都在研究,包括企业,以及研究科研院所都在研究,也有做的不错的。包括我们研究院做的也在跟宁德时代或者比亚迪合作,应该说从材料到结构也进行了一些创新的尝试。
关于全固态电池技术,应该说有机、无机、复合固态电解质取长补短,刚柔并济、提升综合性能。同时,高安全柔性的全固态金属锂电池也会是一个非常有前景的发展方向。
五是高比能长寿命超充电池技术。我们在深圳汽车研究院首创了超充策略,打破高温式电池工作禁区的传统认知,我们把电池先提高到比如说60度,然后再进行充电,这样就能够从材料、结构、运维等多方面协同实现高比能、长寿命的电池。我们现在实验已经做到了2000次,应该说也取得了比较好的效果,用快速加热技术。这种应该说用协同创新、材料、结构、以及运维协同创新的技术,我们现在也开始在相关企业合作,开展我们下一步产业化的导入工作。
我简要的向各位汇报这些,以上汇报的内容仅代表个人或我们团队的观点,谢谢大家!
本文内容来源于:中国汽车动力电池产业创新联盟,责任编辑:胡静,审核人:李峥
版权声明∶转载新能源网站内容,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱∶process@vogel.com.cn,请添加小编微信号(msprocess)详细沟通。
持续完善新能源汽车标准。加快电动汽车整车、动力电池安全要求以及电动汽车远程服务与管理等标准制修订,强化电动汽车安全保障。开展动力电池耐久性、规格尺寸、回收利用等标准制定,以及固态电池、钠离子电池等新一代动力电池标准预研,提升动力电池性能水平。
2024-06-25 工信部
国内市场,宁德时代、比亚迪两大寡头市场份额差距再缩小,头部效应之下,新增多家动力电池企业实现装车配套,车企自研自产电池迈入成果检验初期,与二三线动力电池公司共同“分食”生存空间;海外市场,加速“出海”的背后,并非一路坦途,如何突破地缘政治的挑战成为难题。
2024-06-22 21世纪经济报道
2024-11-02
2024-10-23
2024-11-07
2024-10-24
2024-10-24
2024-10-26
2024-11-20
西门子作为自动化和数字化领域的创新先驱,对氢能产业的布局和发展始终保持着敏锐的洞察力。在近期对西门子的一次采访中,西门子数字化工业集团化工行业总经理徐一滨、过程工业软件部中国区总经理孟广田博士以及西门子氢能业务拓展经理李想 ,向我们分享了他们对于氢能行业发展看法、化工行业跨界氢能“新赛道”的破局之道以及西门子的创新模式。
作者:吴梦晗 胡静