当前位置: 客车网 > 新闻 > 技术交流 > 肖成伟:新能源汽车动力电池技术现状及趋势

肖成伟:新能源汽车动力电池技术现状及趋势

2017-04-10 作者:奕扬 来源:中国客车网
  2017年3月30日~4月1日,以“绿色出行 智慧交通”为主题的2017天津国际客运交通装备与技术展览会于在天津梅江会展中心隆重举行。本次展会由中国道路运输协会城市客运分会与天津市公共交通集团(控股)有限公司主办,中国客车网作为展会战略合作媒体,对展会盛况及相关论坛进行了全程报导。

  3月30日下午,“新能源客车技术与安全高峰论坛”召开,活动云集行业专家、公交运营、客车制造以及配套企业在内的客车业内人士,共探行业发展,中国电科十八所研究员、国家新能源汽车重点研发专项总体专家组成员肖成伟博士出席了此次论坛,发表了《新能源汽车动力电池技术现状及趋势》的演讲。

  以下为演讲实录:

  谢谢主持人的介绍。刚才王主任把电动客车的发展现状介绍了一下,介绍的也非常详细,我现在把涉及到电动汽车的关键零部件动力电池的内容给在座的各位做一个简要的介绍。介绍的内容仅供大家参考,仅代表我个人的一些看法和意见。

  我的报告分两块内容,一个是动力电池技术发展的现状和趋势,另一个是动力电池市场发展的趋势。刚才王主任介绍了电动客车领域的情况,我的报告里面不仅仅是客车这个领域,乘用车和商用车这两大领域都涵盖在内。动力电池作为电动汽车的最为核心的关键零部件,它的相关技术要求跟整个电动汽车是密切相关的,比如说大家关心的安全性、能量密度、功力密度、寿命以及成本等,刚才王主任着重介绍了安全性方面的一些内容,我这里面对安全性问题也会着重强调一下。

  从发展趋势来看,目前铅酸在国内低速车应用是非常广泛的,镍氢电池目前还是在丰田系的混合动力车里面应用的比较多,从发展的现状和趋势来看,锂离子电池在混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车领域,都会有一个广泛的应用。

  锂离子电池从外形看基本上有三大类,圆柱形、方形和软包。圆柱形基本上以18650为代表性产品,一些新的,或者容量比较高的圆柱形电池现在也在研发和批产的过程中,比如21700等,特斯拉的超级工厂量产此类产品。圆柱形、软包或者方形电池,不同电池公司会从具体产品和技术角度来做一些相应的选择。

  从国家层面来说,一些主要的汽车生产大国,像美国、德国、日本、韩国,从国家的层面对动力电池都做了比较详细的规划,涉及到原材料、电池、电池系统、测试评价,标准体系,回收利用等等,同时还包括一些新体系电池的研发等等,这些内容在国家规划里面都涉及到。

  涉及到动力电池的国家规划,中国目前主要有三个,第一个就是节能新能源汽车的国家规划,对电池模块提出了一些技术目标的要求,在2020年的时候,希望在电池模块的水平上达到300瓦时每公斤,成本希望能够做到1.5块钱一瓦时,折合到单体的话应该接近于400瓦时每公斤的水平,这样一个目标还是非常有竞争性的,也是非常有挑战性的,在2015年的时候电池模块要求达到150瓦时每公斤,电池单体要做到180瓦时每公斤,这个目标在2015年底都实现了。三部委支持的新能源汽车创新工程里面,有8家企业得到支持,7家企业顺利通过了验收,都达到了电池单体180瓦时每公斤,电池模块150瓦时每公斤这样一个技术指标要求。

  在国家“十三五”新能源重点研发专项里面,在产业化层面,到2020年的时候,电池单体的指标要做到300瓦时每公斤,成本要做到每瓦时0.8元人民币,电池系统要求做到200瓦时每公斤;在基础研究层面,到2020年的时候,新型锂离子电池要做到400瓦时每公斤,新体系电池要做到500瓦时每公斤,实际上就是把原来的863和973做了一个整合。一个是基础研究的方面,加大对新体系电池的研究,另一个是从产业化的角度,对一些产业化技术的研发进行一些支持。

  在中国制造2025里面也提到了动力电池能量密度的相关目标要求,2020年电池的能量密度达到300瓦时每公斤,2025年要达到400瓦时每公斤,2030年要达到500瓦时每公斤,依据中国制造2025的相关内容,制定了节能有新能源汽车的7+1技术发展路线图,其中的1就是总的技术发展路线图,7是7个分路线图,电池作为其中一个非常重要的分路线图。这里面从两个方面提的目标,一个是纯电动汽车用的能量型电池,一个插电式混合动力汽车用的能量功率兼顾型电池,大家要着重看一下在2020年提的目标要求,我觉得对电池企业而言挑战性是非常大的。所提的要求不是指标,是目标,是电池企业努力的方向。

  能量型动力电池(EV用动力电池)主要技术目标要求


能量功率兼顾型动力电池(PHEV用动力电池)主要技术目标要求

  再看一下中国政府的三个五年计划以来动力电池技术路线的变化,主要是锂离子电池的发展变化情况,从它的应用领域来看,还是跟国家对电动汽车技术支持的转变是密切相关的,原来是混合动力和纯电动并重,现在以纯电驱动作为战略取向,从大的角度看混合动力汽车也包括在内。

  从材料体系来看的话,负极材料基本上还是以石墨材料为主,在中国目前以人造石墨为主。而正极材料,钴酸锂由于安全性、钴资源以及价格等问题,在动力电池中应用的比较少了,锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料,它们的规模应用与动力电池能量密度的指标密切相关,随着国家对动力电池能量密度等指标要求的逐年提升逐步发展起来了。

  从安全性的这个角度来说的话,目前是单体、模块都通过了GB/T31485安全性的要求。对于电池系统的安全性,虽然强检都通过了,在实际应用中还需要进一步提升系统的安全性,也要加强它验证和考核评价,无论是磷酸铁锂、锰酸锂还是三元材料类的动力电池,安全性一定要给予高度重视。

  对于动力电池的产业化,国内目前来看还是磷酸铁锂居多,但是通过补贴政策的调整,尤其对技术指标的调整和补贴力度的调整,三元材料,尤其在乘用车领域应用,现在呈现出一个比较快速增长的态势。从能量密度角度看,磷酸铁锂电池现在基本上向150瓦时每公斤的指标靠近,为了达到系统115瓦时每公斤的这样一个技术指标的要求,可以拿到补贴的上限。对三元材料电池,无论是方形、软包和圆柱型的,能量密度基本上在130到230瓦时每公斤这样一个水平,130瓦时每公斤的动力电池基本用在快充的领域,230瓦时每公斤的动力电池基本用在慢充的领域。

  国外基本上以三元材料电池为主,因为它最主要应用在乘用车领域。

  将国内外三元材料动力电池做一下比较,总体而言国内开发的单体电池的技术水平跟国外基本上是同一水平线。但是在批量化产品的均匀一致性、系统集成技术和生产自动化程度等方面,还需要国内电池企业加快追赶。

  对于动力电池发展的趋势,正极材料有三大类,层状、尖晶石结构和橄榄石结构,目前产业化最大的还是磷酸铁锂材料,现在研发和产业化的热点是三元材料,尤其以高镍的三元材料为主, 包括622、811、NCA等是产业化的重点,也是投资的热点。

  负极材料也是三大类,碳材料、金属氧化物材料和合金类材料,目前应用量最大的还是石墨材料,包括人造石墨和天然石墨。金属氧化物的代表材料是钛酸锂材料,应用在快充型的电池。当前研发和产业化的热点在合金类材料,包括投资的热点也是在这块,硅基材料是目前的热点。

  把前面的材料体系做一下结合,最左边这一栏基本上实现了产业化,而中间的这一栏现在正在做研发和产业化,而右边这一栏是未来的发展趋势。

  国家标准这一块,就是在44号文里面,新能源汽车生产企业和产品准入规则里面引用的一些标准,电池若在汽车领域进行应用,必须通过这些标准。刚才王主任在前面提了很多安全性的要求,电动客车安全技术条件,实际上是给三元电池开了一个口子,因为目前在电动客车里面用的主要是磷酸铁锂,三元材料现在基本上不能应用,通过这样一个技术条件,如果三元材料电池能够通过热失控和热扩散的测试,它就可以在客车领域应用。

  同时呢,现在还在做一些新的标准,像电池的规格尺寸、编码,这个已经完成了报批,现在正在做的强制性的标准,电动汽车用动力蓄电池安全性要求,它相当于是把前面提的44号文引用的一些电池标准里面涉及安全的内容做了一个整合,这个标准正在制定的过程中。同时48伏的电池系统和电池回收利用的标准也在制定的过程中。

  第二块内容是动力电池的市场发展趋势,无论是方形、圆柱还是软包电池锂离子电池,将广泛应用在电动汽车、电动自行车、电动摩托车以及储能等领域。在全球产业化分布格局来说,形成了美国、德国和东亚三个区域,但是从发展的趋势来看,无论是研发还是产业化,以东亚为主,动力电池的研发和产业化集中在中日韩三个国家,中国现在发展的势头非常好,无论从产业规模还是从投资规模角度来讲。

  在国内的产业化看,产业化进展的非常快,在2015年动力电池的装车总容量达到了163.4亿瓦时,比亚迪和宁德时代新能源排在前两位,2016年动力电池的需求应该在250亿瓦时左右这样一个水平,预测到2020年有1000亿瓦时的市场需求。从投资的角度来说,产业投资接近于1000亿,产能现在达到了1000亿瓦时,2017年预计电池的供需基本上能够达到一个平衡,但是在这里面优质的高端的产量和产能还是不足的。

  从动力电池产业化角度来说,以珠三角、长三角、京津和中原这四个主要聚集区为主,形成了比较完善的产业链,包括电池、关键材料、系统集成、生产装备、回收利用、标准体系、测试评价等等,这个在全球来说应该是独一无二的,还有一个很好的产业工人群体,支撑了中国动力电池产业的快速发展。

  从动力电池寿命和价格变化的趋势来看,寿命要求还是以财政补贴的要求为基准,对乘用车来说,质保要做到8年12万公里,商用车要做到5年20万公里,这个一直要持续到2020年。对价格而言,我个人的看法电池系统尽可能做到一块钱一瓦时,在没有国家补贴的情况下,这个行业也会比较健康的发展。如果1块钱有难度,我想至少得做到一瓦时1.2元,这样的情况下没有补贴,这个行业会比较健康的发展起来。

  再看看动力电池的应用领域,我想第一个就是在商用车里面,还是呈现出一个比较快速的发展,无论是去年还是今年,我想今年补贴的额度相对来说还是会推动动力电池在商用车领域,也就是在大巴车这个领域有一个比较快的发展。

  再一个是在微型车领域,也就是说在A级车往下,A00或者A000,以纯电动为主;在B级车往上,以插电式为主,包括SUV在内;为满足乘用车企业2020年5升每百公里的油耗要求,48伏混合动力系统也会有一个比较快速的发展。动力电池在这4个大的领域,都会有比较快速的增长和发展的态势。

  最后是跟电池有关的标准、规范和政策,在这里面罗列了一下,最后两个我着重说一下,一个是促进汽车动力电池产业发展行动方案,刚刚发布实施不久,这个行动方案会对动力电池产业起到指导或者引导的作用,里面提到的相关目前,希望大家努力能够达到。另一个锂电池工厂设计规范,已经开始征求意见了,建议电池企业对这个规范一定要给予高度重视,无论是已经建成的还是在建的电池企业一定要满足这个设计规范的要求。

阅读量:
技术交流
中国客车网[www.chinabuses.com]版权及免责声明:
1、凡本网注明“来源:www.chinabuses.com” 的所有作品,版权均属于中国客车网,未经本网授权,任何单位及个人不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:www.chinabuses.com”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
2、凡本网注明 “来源:XXX(非中国客车网)” 的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
3、如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 有关作品版权事宜请联系:copyright#chinabuses.com
品牌推荐 更多>>
  南京金龙公司总部新厂区位于南京溧水开发区,旗下有大客车、轻型车、乘...
新闻专题 更多>>
2017年10月20—25日,两年一度的比利时世界客车博览会在比利时科特赖克展览...
能源革命,不断迭代更新。据公开资料显示,已经推广超过10年的氢燃料电动汽...
微信 分享 咨询 电话 顶部
×
中国客车网微信二维码
×
×
010-64863249