鋰電世界 董揚(yáng)：各位來賓，各位專家，大家上午好，今天上午的論壇我們馬上就開始。今天是分論壇，我們這個論壇的主題就是動力電池的現(xiàn)狀與發(fā)展。大家都知道，電動汽車最關(guān)鍵的就是電池。在座的也許都知道，也許有人不知道。電動汽車歷史比內(nèi)燃機(jī)汽車歷史長，內(nèi)燃機(jī)汽車是1883年，電動汽車發(fā)明時間是1873年，長十年，1900年的時候，電動汽車數(shù)量是內(nèi)燃機(jī)數(shù)量的十倍，但是后來因為內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展了，重量減輕了，效率提高了，各方面的性能超過了電動的電池和電機(jī)，內(nèi)燃機(jī)成了主流。為什么現(xiàn)在電動車又開始了，是因為電池又有了重大的發(fā)展。所以可以絕對的講，電池決定著電動汽車的未來。
所以我們這個百人會設(shè)立了八大研究課題，其中我認(rèn)為最重要的是關(guān)于動力電池的研究。也正基于這個研究以及動力電池的重要性，我們百人會上在設(shè)立分論壇的時候，比較優(yōu)先地選擇了動力電池一定要作為一個分論壇。今天，我們就討論動力電池的問題。
我們安排了中國汽車工業(yè)協(xié)會和國聯(lián)汽車動力電池研究院做動力電池的研究課題，所以首先把課題研究的情況給大家做一個報告。然后我們請一部分的專家上臺，就這個報告的情況，自己了解的情況，進(jìn)行嘉賓發(fā)言，這樣的話中間還可以提問，我們希望通過這一節(jié)的論壇使得大家對于動力電池能夠有更多的了解。也希望通過大家的講演，通過嘉賓的發(fā)言，通過大家的提問，通過互相的交流，使我們對這個問題有更多、更清晰的認(rèn)識。
下面我們按照安排繼續(xù)進(jìn)行。我們有請國聯(lián)汽車動力電池研究院的院長盧世剛同志進(jìn)行課題的匯報。演講時間十分鐘，下面有請盧世剛。大家掌聲歡迎。
國聯(lián)汽車動力電池研究院院長盧世剛
盧世剛：謝謝董會長！尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，上午好。很高興代表課題組做這個發(fā)言。按照大會給的題目，我們這個題目叫做動力電池的現(xiàn)狀與發(fā)展，我想大家都知道，目前在電動汽車?yán)镞呌玫膭恿﹄姵刂饕ㄦ嚉潆姵?、鋰離子電池和燃料電池三類化學(xué)體系，鎳氫電池目前已經(jīng)很成熟了，在普銳斯混合動力里面已經(jīng)廣泛使用，當(dāng)然普瑞斯銷售已經(jīng)達(dá)到了七百多萬輛，現(xiàn)在我們說的鋰離子電池，按照分類有磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，后邊兩個我們叫做三元體系。所以從這個表里可以看到，目前大概鋰離子電池從磷酸鐵鋰已經(jīng)朝三元的方向轉(zhuǎn)變，單體能量可以達(dá)到180。這個三元材料的電池應(yīng)該說還有一定的發(fā)展空間，極限密度可以達(dá)到250甚至是260，這是目前產(chǎn)業(yè)界，大家努力的一個方向。
昨天歐陽老師對燃料電池有一個評述，從2008年起，應(yīng)該說燃料電池有一個很大的突破，能量密度達(dá)到了每升三千瓦，耐久性達(dá)到了一萬小時。目前主要問題是成本需要進(jìn)一步降低。
首先看我們國家的發(fā)展現(xiàn)狀。我們的判斷，第一個，是基本掌握了車用動力電池的關(guān)鍵技術(shù)，我們國家動力電池的開發(fā)，和整車基本同步，十五期間開展了鎳氫電池、錳酸鋰氧化物鋰離子電池、燃料電池的研發(fā)，“十一五”期間加大了磷酸鐵鋰電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，“十二五”期間推進(jìn)三元材料電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。目前是屬于這樣一個階段。
從技術(shù)上來講我們國家開發(fā)了鎳氫電池，鋰離子燃料電池，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的一個先進(jìn)水平，這個表大家可以看一下，目前我們鋰電池可以做到系統(tǒng)的比能量80-100瓦時，比功率可以做到500-1000瓦，循環(huán)壽命也能做到突破一千次，使用壽命大概是可以達(dá)到五年，成本大概是說可以低于每瓦時三塊錢。
第二個從產(chǎn)品層面來看，磷酸鐵鋰電池已經(jīng)趨于成熟了，過往來看，我們國家供應(yīng)電池支撐了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前在大規(guī)模示范這一塊用的電池基本上都是國產(chǎn)。根據(jù)目前工信部發(fā)布的新能源汽車推廣目錄，我們國家車用電池，絕大多數(shù)是磷酸鐵鋰電池。也就是說近兩年來，三元材料的動力電池開始在電動汽車上進(jìn)行示范應(yīng)用。大家比較清楚的比亞迪的汽車用的是磷酸鐵鋰電池，像上汽，北汽這些電池系統(tǒng)都是磷酸鐵鋰。一汽奔騰目前是示范車，他采用了三元材料。
第三個來說是我們國家建立了比較完善的產(chǎn)業(yè)體系，昨天我們聽到了2014年我們國家電動汽車的銷量大概是8.4萬輛左右，如果按照每輛車在20-30千瓦時，大概應(yīng)該說我們電池達(dá)到了20億瓦時以上，銷售收入應(yīng)該超過了50億元，2015年會超過100億瓦時。我們國家現(xiàn)在推進(jìn)動力電池產(chǎn)能建設(shè)，估計2015年會超過一百億千瓦時。第二個我們國家建立了比較完整的產(chǎn)業(yè)體系，關(guān)鍵材料、單體電池、電池系統(tǒng)和電池裝備、檢測儀器等都有一定的生產(chǎn)能力。
從發(fā)展趨勢上來看，我們?nèi)澜绲那闆r來看，第一個是鋰離子電池已經(jīng)成為動力電池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美國、歐洲、韓國商業(yè)化的電池主要是采用鋰離子電池。目前混動這一塊也是在推動力鋰電池的應(yīng)用。韓國、日本、中國在全球鋰電池占主導(dǎo)地位，排序是韓國第一、日本第二，中國第三。
最近三星，LG和SK先后宣布在中國設(shè)立合資公司，我們國家主流的車廠也準(zhǔn)備在他的自主品牌汽車中采用韓國生產(chǎn)的電池。
第二個特點是各國政府大力支持新一代動力電池的研發(fā)，2012年日本實施蓄電戰(zhàn)略，提出2020年蓄電池市場要占到世界份額的50%，就是重新奪回世界第一的位置。根據(jù)2013年NEDO發(fā)布的技術(shù)路線圖，他的技術(shù)路線在2020之前大概還是以先進(jìn)的鋰離子電池為主，達(dá)到實用化，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦時每公斤成本達(dá)到1.5元以下，2030年叫做革新電池，能量達(dá)到500瓦每公斤，成本達(dá)到八毛錢以下。
美國在2013年提出來EV藍(lán)圖，提出目標(biāo)是2022年生產(chǎn)的插電式混合動力的電動汽車使用的電力成本與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)，根據(jù)2013年發(fā)布的技術(shù)路線圖是2022年下一代電池實現(xiàn)實用化，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦時每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后鋰離子電池實現(xiàn)實用化。
從新一代鋰離子電池來講，主要是在我們國家大概一般的叫做新一代動力電池的研發(fā)，主要圍繞新一代鋰離子動力電池和新體系電池。新一代鋰離子電池和目前現(xiàn)有的體系不一樣，正極材料，負(fù)極材料，電極都要發(fā)生發(fā)生變化，電池比能量可以達(dá)到三百瓦時每公斤，成本可以達(dá)到一塊錢以下。這個表里面列了兩件事，一個是最近日立公司宣布采用鎳系的正極和負(fù)極單電池的比能量330瓦時每公斤，壽命有50次，另外是富鋰錳作為正極，硅作為負(fù)極，壽命可以達(dá)到100次。但是目前這一電池體系的成本和安全有待進(jìn)一步的驗證。
第二類是新體系電池，這一類體系一般的來講是基于新的化學(xué)原理，采用了鋰金屬或者是其他的金屬作為復(fù)合材料，包括鋰金屬，硫電池、鋰金屬空氣電池、鋅金屬空氣電池、鋁金屬空氣電池。這些電池在歷史上應(yīng)該說做一次電池沒有問題，在動力電池領(lǐng)域，在電動汽車領(lǐng)域必須做到二次電池。面臨的挑戰(zhàn)也很多。
從目前來看這一類電池都還是處于試驗研究的階段，他的循環(huán)，安全、壽命和成本都有待進(jìn)一步驗證安全，從最近幾年的情況來看，特別是2014年美國阿貢國家實驗室發(fā)布的報告，通過對電池系統(tǒng)級的定量分析，提出鋰金屬/空氣電池系統(tǒng)實現(xiàn)商業(yè)化的技術(shù)風(fēng)險要明顯高于新一代鋰離子電池。像鋰空氣電池的技術(shù)風(fēng)險，這個表里面有紅色的部分，有正極和負(fù)極和整個系統(tǒng)的風(fēng)險更高一點。
下一代要突破新一代鋰離子電池目前大家更關(guān)注新材料的應(yīng)用和技術(shù)的問題，最近的網(wǎng)上的消息，最近西班牙Graphenano公司宣稱研制出石墨烯聚合物電池，比能量497Wh/Kg，8分鐘內(nèi)充滿電，成本低，根據(jù)所報道的技術(shù)指標(biāo)，推測可能是鋰硫電池體系。我們反復(fù)看了這個體系，根據(jù)他的技術(shù)指標(biāo)，像他的電壓是2.3伏，我們初步推斷他應(yīng)該是鋰硫的體系。
以上的分析我們看到我們國家的產(chǎn)業(yè)存在的問題和差距。第一條我們認(rèn)為我們國家動力電池產(chǎn)業(yè)競爭力不強(qiáng)，表現(xiàn)是兩個方面，一個是技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性競爭力不強(qiáng)，我國磷酸鐵鋰動力電池產(chǎn)品比能量、高低溫特性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性明顯低于國外采用三元材料動力電池的技術(shù)水平；韓國在1718之后可能會降到一塊錢，一塊五毛錢以下。第二個方面的產(chǎn)品制造裝備、工藝水平、檢測驗證能力、產(chǎn)品質(zhì)量和一致性與國外相比較，存在較大差距。這是技術(shù)層面上來講。
第二個從企業(yè)來看，企業(yè)的規(guī)模創(chuàng)新力競爭不強(qiáng)，我國企業(yè)數(shù)量多，但是大多數(shù)的企業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模、盈利能力，研發(fā)隊伍，研發(fā)能力，研發(fā)體系和日本和韓國的企業(yè)相差甚遠(yuǎn)。
第二個是新一代動力電池的技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，表現(xiàn)一個是國際專利的數(shù)量明顯低于發(fā)達(dá)國家的水平，我們國家發(fā)表的論文很多，大概是世界首位，但是專利的申請主要是集中在國內(nèi)，在美國申請的專利，大概僅為申請專利占美國專利的2%，授權(quán)是大概只有1%。在歐洲根本看不到統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。第二個是新材料和關(guān)鍵技術(shù)的探索能力強(qiáng)，我國對新一代動力電池的技術(shù)研究探索為主要任務(wù)，新材料工程研究嚴(yán)重不足，工程化開發(fā)能力和集中投入機(jī)制沒有形成。
第三個是產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制沒有形成，也是表現(xiàn)在兩個方面，一個是技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同機(jī)制沒有形成，技術(shù)研究集中在高校，科研機(jī)構(gòu)，技術(shù)產(chǎn)品和。第二個是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同機(jī)制沒有形成，缺乏動力電池，電池系統(tǒng)和動力電池的產(chǎn)業(yè)在技術(shù)路線和產(chǎn)品要求，質(zhì)量體系，電池回收等方面缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識，沒有建立產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的體制和機(jī)制。
最后我們有三條建議第一個加快新一代動力電池的研發(fā)，按照我們國家的規(guī)劃，2020年我們國家的電池比能量達(dá)到300瓦時每公斤，大概是六年的時間，所以我們認(rèn)為國家應(yīng)該設(shè)立新一代動力電池創(chuàng)新專項集中研發(fā)和投入，突破新一代鋰離子電池和新電池，2020年電池系統(tǒng)比能量達(dá)到250Wh/kg、成本下降至1.0元/Wh；新體系電池比能量達(dá)到400Wh/kg以上。
第二個是要加強(qiáng)工程能力創(chuàng)新的建設(shè)。一是建設(shè)新一代動力電池新材料和關(guān)鍵技術(shù)的工程化研究能力，銜接基礎(chǔ)研究、工程開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)；二是建設(shè)動力電池產(chǎn)品設(shè)計驗證能力，把電動汽車技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為對動力電池、電池系統(tǒng)的設(shè)計要求。
第三個是加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，政府牽頭，行業(yè)組織，聯(lián)合汽車企業(yè)、電池企業(yè)，一是共同制定動力電池技術(shù)路線圖，明確階段性目標(biāo)和任務(wù)，指導(dǎo)我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展；我們認(rèn)為這一條很重要，應(yīng)該說這個任務(wù)也很緊迫，應(yīng)該統(tǒng)一大家的認(rèn)識。二是共同制定動力電池通用技術(shù)規(guī)范，明確電池產(chǎn)品的設(shè)計、制造、儲運(yùn)、回收要求，促進(jìn)我國動力電池產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。
最后簡單說一下我們國聯(lián)的情況，國聯(lián)是由研究機(jī)構(gòu)、整車企業(yè)和制造企業(yè)共同組建的獨立法人，整車企業(yè)有一汽、東風(fēng)、長安、上汽，廣汽，北汽等，制造企業(yè)有我們天津力神，研發(fā)機(jī)構(gòu)是北京有色金屬研究總院，我們已經(jīng)完成了法人治理結(jié)構(gòu)的建設(shè)，按照公司的法律要求組建了董事會、監(jiān)事會和股東會，我們的董事長是熊柏青，副董事長是我們董會長。
研究的目標(biāo)當(dāng)然是希望到2020年電池的新一代鋰離子電池體系的突破，電池比能量，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦時每公斤，2030年新體系電池能夠達(dá)到實用化，電池的比能量達(dá)到500瓦時每公斤。這是我們這個課題的參加單位。謝謝大家。