鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:6933次 | 2018年06月14日
動(dòng)力電池市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
以下為中國電子科技集團(tuán)第18研究所電池檢測(cè)中心主任肖成偉的發(fā)言實(shí)錄:
很高興參加本次峰會(huì)。簡單的介紹一下動(dòng)力電池的發(fā)展階段和趨勢(shì)。
第一,動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。對(duì)車用電池的要求內(nèi)容很多,像能量密度、功率密度、安全性、循環(huán)壽命、自放電、擱置壽命、快速充電、溫度范圍、環(huán)境友好等,有些方面是優(yōu)勢(shì),有些方面是劣勢(shì),針對(duì)不同的需求做產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)。
在電動(dòng)汽車?yán)锩?,?dòng)力電池原來是鉛酸電池,目前在豐田系混合動(dòng)力轎車?yán)锩嬉?guī)模使用,在具有啟停功能的轎車,在國內(nèi)外低速電動(dòng)車中規(guī)模使用,鋰電池在電動(dòng)汽車?yán)锩嬷饕倪€是一個(gè)技術(shù)趨向和一些產(chǎn)品應(yīng)用。
在國家新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)中,動(dòng)力電池作為一個(gè)方向,大概占到了25%,在六個(gè)方面對(duì)動(dòng)力電池研發(fā)進(jìn)行支持。第一,新材料新體系;第二,高比能鋰電池;第三,高功率長壽命電池;第四,動(dòng)力電池系統(tǒng);第五,高比能二次電池;第六,測(cè)試評(píng)估。在節(jié)能與新能源汽車國家規(guī)劃里面重點(diǎn)支持電池模塊,電池模塊創(chuàng)新工程將支持八家企業(yè)。在中國制造2025里面,動(dòng)力電池的能量密度目標(biāo)是350瓦時(shí)/公斤,對(duì)應(yīng)配套的新能源汽車的數(shù)量到2020年時(shí)預(yù)計(jì)要100萬輛,到2025年時(shí)預(yù)計(jì)300萬輛。
國家三個(gè)五年計(jì)劃鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)路線的變化趨勢(shì)。正極材料還是根據(jù)國家研發(fā)支持的方向,比如中國政府現(xiàn)在已經(jīng)把電驅(qū)動(dòng)作為研發(fā)支持的重點(diǎn)。從材料體系來看,往高比能的材料體系方向發(fā)展。鈷酸鋰是因?yàn)榘踩裕ㄢ捹Y源的問題,從錳酸鋰到磷酸鐵鋰到磷酸材料,是按照這樣一個(gè)方向發(fā)展的。安全性方面,目前來說三大電池包括磷酸鐵鋰、包括混合的、包括三元材料的,單體的和模塊的發(fā)展都已經(jīng)通過了新的國家標(biāo)準(zhǔn)。
國內(nèi)外動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀比較,如圖,從對(duì)比的情況來看,國內(nèi)開發(fā)的鋰離子電池單體的技術(shù)水平與國外基本處于同一水平,在產(chǎn)品均勻一致性、系統(tǒng)集成技術(shù)、生產(chǎn)線自動(dòng)化程度方面需要加緊追趕,這個(gè)差距目前還在縮小的。從這個(gè)角度來說,通過中國政府對(duì)新能源汽車的支持,對(duì)推動(dòng)國內(nèi)鋰電池的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā),包括系統(tǒng)集成技術(shù)的研發(fā),都有比較大的促進(jìn)。
從動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)來看,正極材料有層狀結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和橄欖石型結(jié)構(gòu),其中高密度的三元材料現(xiàn)在是研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)。而負(fù)極材料方面有碳材料、金屬氧化物材料、合金材料,其中在合金類的材料里面的硅碳負(fù)極材料是研發(fā)的熱點(diǎn)。如圖,從配對(duì)可以看出來,最左邊這欄實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化,中間這個(gè)材料體系,現(xiàn)在是研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn),尤其是以高鎳的三元材料、硅碳負(fù)極材料是研發(fā)的熱點(diǎn),后面下一代一些動(dòng)力電池研發(fā)的體系,現(xiàn)在是作為基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)。
到2020年可以看到,中短期可以實(shí)現(xiàn)的材料體系配對(duì)的情況,如圖,這一欄都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。藍(lán)色這欄,是目前研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn),包括去年發(fā)布的電動(dòng)汽車研發(fā)專項(xiàng)中電池有關(guān)內(nèi)容,各個(gè)企業(yè)材料體系的內(nèi)容基本上是以這個(gè)為主。目前來看,18650材料體系是經(jīng)濟(jì)性最好的材料。個(gè)人認(rèn)為,18650真正應(yīng)用的領(lǐng)域還是在小型車和微型車,即系統(tǒng)集成在30千瓦時(shí)以內(nèi)的電池體系。個(gè)人認(rèn)為,采用18650是比較好的技術(shù)選擇,整個(gè)電池系統(tǒng)的能量提升之后,對(duì)小容量電池大規(guī)模串并聯(lián)的連接和熱管理的技術(shù)難度還是非常高的。當(dāng)然對(duì)18650體系也在做提升,像20/21系列,在此基礎(chǔ)上提高能量來減少串并聯(lián)數(shù)量,以此擴(kuò)大應(yīng)用。
中長期可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的電池體系,像鋰空氣電池、鋰硫電池、全固態(tài)電池,2030年能不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用,還是取決于技術(shù)進(jìn)展的程度。
如圖,國家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在有5項(xiàng)跟動(dòng)力電池相關(guān)。黑色的是已經(jīng)被引用作為電動(dòng)汽車企業(yè)強(qiáng)檢的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)動(dòng)力電池的安全性有比較大的促進(jìn)。因?yàn)樵趯?duì)國內(nèi)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)的情況下,對(duì)動(dòng)力電池品質(zhì)的提升是有比較大的促進(jìn)。
如圖,這個(gè)是動(dòng)力電池的測(cè)試情況,其中三元材料占的比例會(huì)比較大。這與整個(gè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)相匹配的。系統(tǒng)集成方面,在振動(dòng)、擠壓、外部火燒和安全性相關(guān)的測(cè)試出現(xiàn)了一些問題,而在其他方面相對(duì)來說都突破了測(cè)試。剛才提的,像振動(dòng)、擠壓、外部火燒方面,無論是整車企業(yè)、還是電池企業(yè)、還是第三方做系統(tǒng)集成的企業(yè),在這三個(gè)方面對(duì)它的關(guān)注和研發(fā)的力度一定要加強(qiáng),因?yàn)檫@三個(gè)方面總體來看還是出現(xiàn)問題的機(jī)率比較高。
第二,動(dòng)力電池市場(chǎng)趨勢(shì)。
對(duì)動(dòng)力電池來說,現(xiàn)在像電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、儲(chǔ)能都是動(dòng)力電池現(xiàn)在和未來應(yīng)用的市場(chǎng)。
全球角度來看,動(dòng)力電池的投資力度還是處于增強(qiáng)的階段,整個(gè)產(chǎn)業(yè)投資的平均強(qiáng)度可以跟著投資規(guī)模的提升呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)。在國內(nèi)的方面,目前形成了比較集中的四大區(qū)域,珠三角、長三角、京津冀和中原。目前來看,整個(gè)產(chǎn)業(yè)資金投入超過了1000億,2015年的產(chǎn)能超過400億瓦時(shí),2015年配套電池的瓦時(shí)數(shù)超過了160億瓦時(shí),產(chǎn)值超過了400億人民幣。中國現(xiàn)在形成了一個(gè)完善的產(chǎn)業(yè)鏈像正極、負(fù)極、隔膜、電解液,包括生產(chǎn)裝備和梯次利用,也包括資源回收,形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈。
電池壽命及價(jià)格變化趨勢(shì)。壽命還是跟國家補(bǔ)貼政策相關(guān)的,動(dòng)力電池的質(zhì)保期要求達(dá)到8年/12萬公里,乘用車在5年/20萬公里。
現(xiàn)在大家關(guān)心比較多的,跟動(dòng)力電池相關(guān)的政策,一個(gè)是動(dòng)力電池管理規(guī)范的實(shí)施,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布四批了,目錄包括超過50家企業(yè)。同時(shí)《動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》也在部委之間征求意見,我想也會(huì)通過國辦對(duì)外發(fā)布。
吳鋒老師剛才講了一下回收。對(duì)貴重金屬的回收還是比較有價(jià)值的,這是2Ah的1865鋰離子電池、523正極材料的回收。對(duì)鋰資源比較豐富青海方面,無論從資源回收、資源利用角度,對(duì)動(dòng)力電池規(guī)模化的生產(chǎn)和使用,現(xiàn)在還是今后都有很大的作用。
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