中國電子科技肖成偉：重視高比能動力電池產業的發展

　　【太平洋汽車網 行業頻道】汽車產業迎來了動力系統電動化的時代，而動力電池作為汽車電動化最為核心的零部件，成為目前研究及產業化的焦點和熱點，有力地支撐了新能源汽車產業的快速發展。

　　10月12日，在第三屆全球新能源與智能汽車供應鏈創新大會上，中國電子科技集團公司第十八研究所研究員肖成偉對動力電池行業的發展進行了分享。

中國電子科技集團公司第十八研究所研究員 肖成偉

　　肖成偉表示，現在新能源汽車處于加速發展階段，各個國家都在布局，包括一些整車企業也加速了電動化轉型的態勢。到2030年全球新能源汽車保有量達到2.45億輛，基于這樣一個發展態勢，世界主要的汽車強國像美國、歐盟、德國、日本發布了國家級的新能源汽車規劃，一些國家和地區也發布了常規燃油車的禁售時間表和禁售范圍，整車企業發布了傳統燃油車停售的時間和停售計劃。

　　中國對新能源車的發展支持力度是全球最大的，取得了非常好的發展成果。新能源汽車發展規劃提出到2025年新能源汽車的銷量要占到整個汽車銷量的20%以上，并且對新能源汽車的電耗提出要求，100公里12度電的要求。2020年銷量達到136.7萬輛，累計銷量達到550萬輛，保有量到2020年年底492萬輛，今年截止到目前新能源汽車的銷量已經超過去年銷量的總和，大家普遍預計應該超過200萬輛沒有任何問題，有的高的提到280萬輛。

　　中國現在累計新能源汽車銷量在全球來看占50%的市場份額，節能新能源汽車路線圖2.0版，做了一個非常宏大的規劃，到2025年純電動和插電銷量達到500萬輛，這里面90%以純電動為主，對混合動力也做了比較好的規劃，到2025年混合動力占比應該超過50%，對混合動力車也有比較好的發展前景。肖成偉表示，從全球的角度來看，到2025年中國的新能源汽車銷量超過全球50%，對新能源汽車的發展前景整個預期和判斷沒有任何問題。

　　肖成偉認為，大的前提下新能源車的發展態勢，A級車往下是以純電動為主，在這里面最主要以成本作為主要的驅動力，以五菱宏光MINI作為典型的代表產品。再有一個，B級高性能、高端車，包括純電動，包括插電，像特斯拉、蔚來、小鵬等等為代表性的企業，常規的燃油車企業現在也在推出高性能的純電動車。

　　而前面提到，低成本的車目前來看以磷酸鐵鋰為主，高性能車以三元為主，現在一部分高端車型采用磷酸鐵鋰技術路線，對于混合動力三元和磷酸鐵鋰電池在里面都會做應用。前面是能量電池或者能量和密度兼顧型的電池，混合動力是功率型的電池。

　　肖成偉指出，對于電池的要求，如果都達到以上這樣的要求，那我們做的純電動車和燃油車就可以形成性能和經濟性的競爭，這也是我們做電化學行業努力的方向，像能量密度、功率密度、安全性、循環壽命、環境適應性、成本等等都是我們做設計開發考量的因素。鋰離子電池是研發熱點和產業化的熱點，可以用在混合動力、插電式混合動力、純電動、燃料電池汽車里。像歐盟、日本、美國和德國都發布了國家層面的動力電池發展規劃，包括材料、電池、系統集成、新體系電池、測試評價、梯次利用、資源回收等等都包括在內，從設置的內容來說把動力電池產業鏈的相關內容都進行了設計，也進行了研發項目的部署。

　　在中國四個國家級計劃，肖成偉表示涉及到動力電池領域，分成三個層次。一個是高比能的鋰離子電池，做到300WH/kg，下一代鋰離子電池希望做到400WH/kg，新體系電池做到500WH/kg，涉及到系統集成，還有固態電池的研發和產業化工作。節能新能源汽車路線圖2.0版里面的動力電池板塊，涉及到動力電池的整個產業鏈，除了標準體系不涉及之外，其它所有都涉及，從材料一直到最后使用完的資源回收。涵蓋的乘用車、商用車兩大領域，包括混合動力方向和純電動、插電式混合動力三個方向，把整個汽車的全部應用方向進行了涵蓋。

　　產業發展的格局，已經實現規模化的生產材料體系，而磷酸鐵鋰現在已經實現了大規模的生產和應用，原來在商用車里面，現在在乘用車里面也呈現出比較好的發展態勢。再有一個，中鎳高電壓之后做到220—240WH/kg，在乘用車領域應用非常廣泛。高鎳材料在圓柱形電池里面像18650、25700、4680做的企業也很多，也做了很好的應用，這是正極。負極以人造石墨為主，隔膜的現在從提高能量密度的角度來看的話，聚乙烯隔膜發展也是非常熱，電解質鹽基本以氯鹽為主，融合碳酸酯類的溶劑。

　　磷酸鐵鋰電池的情況，它的能量密度基本做到170WH/kg以上，用到大巴車的磷酸鐵鋰電池情況，應用到乘用車里面的磷酸鐵鋰情況，能量密度基本在170WH/kg。三元材料主要還是應用在乘用車領域，它的能量密度基本從200—260WH/kg，像圓柱、方形、軟包的等等都做了很好的技術開發和產品規模化應用。快充型的鋰離子電池，主要用在大巴車領域，它的倍率做到4C，大概10分鐘左右的時間能充到百分之七八十的容量，它的能量密度做到120WH/kg，現在用的三元材料為主。

　　高功率用在混合動力的領域里面，肖成偉表示像他們開發的三元材料高功率的電池，包括用磷酸鐵鋰開發的高功率電池，左邊用在深度混合動力的領域高電壓系統，右邊的磷酸鐵鋰是48V微混合的系統，這兩類電池在混合動力市場實現了規模化的應用。

　　肖成偉認為，動力電池應用的情況，在這里面跟整個國家的戰略導向還是密切相關，以純電動作為主要的應用方向，包括純電動乘用車和純電動客車。從發展的趨勢來說，以純電動乘用車作為主要的應用領域。

　　從配套情況來看，肖成偉表示磷酸鐵鋰現在發展的態勢實際超出大家預期，今年整個磷酸鐵鋰市場份額有可能會超過三元，還有低成本的好處，能量密度相對來說可以滿足大巴車的市場要求，尤其在乘用車市場里面一些高端車型也在采用磷酸鐵鋰技術路線，它的能量密度磷酸鐵鋰做到140WH/kg，三元做到160WH/kg的水平。明年有一些企業推出的磷酸鐵鋰電池系統可以做到160WH/kg的水平，三元電池還是希望能夠進一步提升，比如做到180WH/kg的電池產品，也會在一些車型里面做比較好的應用。

　　2020年用在純電動乘用車里面的電池系統能量分布情況，肖成偉認為，磷酸鐵鋰在里面占的比例還是比較高的，大概在140—160WH/kg很大一部分是磷酸鐵鋰電池，160WH/kg以上以三元電池為主。

　　從產業化的角度來看，現在中國形成了非常完善的產業鏈體系，主要集中在珠三角、長三角、京津冀和中原地區，整個配套量來說還是逐年提升，2020年和2019年增的比例不是很高，但是逐年提升，今年應該會有一個比較大的提升，對整個配套量來說。整個聚集度其實也在提升，電池企業的數量逐年降低。2021年國內上半年裝機量市場占比，寧德（時代）在里面占比處于第一位，接近50%的市場份額。從全球來看，2020年中國占比76%，按照這樣一個預測，到2025年73%，雖然有一點點降低，但是從整個產能市場占比來說，中國還是處于舉足輕重的地位。肖成偉認為對于在座的各位，無論做研究的，做產業化還是做投資的，這是一個非常好的賽道。目前國內年產能位于全球第一，大概70多家企業，從另外一個角度我們優質的產能和產品還需要亟待提升。

　　中國的動力電池企業積極參與全球競爭，很多電池企業做海外的設廠，無論是從成本的降低，還是前面提的碳足跡的要求或者碳排放的角度來說，國內的很多電池企業在做海外設廠的布局。肖成偉表示在全球的整個市場占比來說，我國還是處于非常好的發展態勢，前九名里面我們占到一半以上的比例。電池企業和整車企業在積極布局電池的產業鏈，從礦產開始一直到資源回收在做積極的布局。第一，從成本降低的角度提供很大的支持；第二，從掌控資源的角度，供應產業鏈的角度，從它的發言權和掌控力角度也是非常有價值的事情。

　　已經實現了產業化，電池能不能再進一步發展？肖成偉表示肯定這是毫無疑問的，下一步電池發展的趨勢將分以下幾個部分：

　　 1、磷酸鐵鋰系的電池還會做進一步的技術提升。現在我們做到170、180WH/kg，有的企業做到200WH/kg，肖成偉表示下一步將在電動車專家組里面提出無鈷電池希望做到230WH/kg以上的水平，磷酸鐵鋰這一類電池還會有進一步發展的間。

　　 2、高鎳低鈷電池希望做到300WH/kg。

　　 3、富鋰錳基類電池，在降鈷降鎳的同時要提錳，這一類也有非常好的發展趨勢，現在也是研究的熱點。無鈷里面有漸進式的鎳錳酸鋰做了很好的研究進展，肖成偉表示黃老師現在牽頭在做，很多國外企業也在開發這類電池。

　　 4、高鎳三元材料做的固液混合這類電池，這類電池作為液體轉換到固態電池里面作為一個過渡的技術和產品也會有一個非常好的發展前景。

　　說到刀片電池，肖成偉表示從磷酸鐵鋰角度來說，通過單體電池和系統結構的創新，來提高電池盒系統的能量密度，無論重量能量密度還是體積能量密度。已經達到或者超過300WH/kg的水平，很多電池企業開發這類產品，用到高鎳硅碳的負極材料，有些產品在車型里面做了比較好的應用。400WH/kg就用富鋰錳基材料，北大夏定波老師開發的富鋰錳基材料，發表的論文里面最高的容量做到400mAh/kg，比較穩定可以做到250—260mAh/kg以上。跟硅碳做匹配，可以做到400mAH/kg的水平。無鈷電池降低對鈷的依賴，降低電池將來的整個規模化生產之后的材料成本，像前面提到的磷酸鐵鋰系屬于這一類漸進式錳酸鋰，漸進式的鎳錳酸鋰，還有鎳錳兩元的材料，這類可以降低對鈷的依賴度，并且大規模生產之后對整個電池的成本降低可以做很大的貢獻。

　　固態電池這塊進展也很快，現在開發的固液混合的鋰離子電池，能量密度300WH/kg，500次循環之后，能量密度保持98%的水平，體現出比較好的性能指標。

　　開發了全氣候動力電池系統，這是盟固利開發的技術，通過在電池里面加上金屬鎳片作為加熱的裝置，能夠實現電池在低溫情況下的快速加熱，加熱速度可以做到7—10度/分鐘，在零下40度它的行駛里程不低于常溫的82%，在冬奧會上會有比較好的應用和展示。新體系電池包括鋰硫、全固態電池等等，從基礎研究的角度國家進行了相應的支持，現在所列的指標都是實驗室達到的水平，這里面需要從高循環性的鋰負極，包括鈷界面反應等方面做深入的工作。

　　從測試評價來說，建立了從材料到系統非常完善的測評體系，在這里面關注度最高的就是熱失控和熱擴散測試評價技術和方案，相關的內容已經羅列到《電動汽車安全全球技術法規》里面，相應的研究轉換到現在制定的國家強制性標準，《電動汽車鋰離子電池安全要求標準》里面，從大數據分析的角度做了安全預警技術，采集了相應的電池運行參數，像電流、電壓、溫度、絕緣等參數，通過建模對電池的相關隱患做預警。

　　 而從梯次利用和資源回收的角度，目前來看，肖成偉表示梯次利用目前我們還是想從電池設計源頭的角度來考慮到梯次利用，目前梯次利用的電池從開始設計的時候沒有考慮到梯次利用，現在梯次利用的價值相對來說是比較低一些，下一步從電池設計的源頭考慮到梯次利用。從這個角度來說，電芯、模組和系統的整個梯次利用價值經濟性會有一個大的提升。

　　再從資源再生的角度來說，肖成偉認為三元材料是沒有任何問題的，可以做資源再生，有非常好的經濟性。大家關注度比較高的磷酸鐵鋰電池，現在磷酸鐵鋰可以回收磷酸鐵和碳酸鋰，以這兩種材料的形式。現在磷酸鐵的價格已經漲到20萬/噸，整個磷酸鐵鋰資源再生的角度它的經濟性已經體現得很充分。

　　 最后，從德勤分析里面引用電池產業全球發展格局，肖成偉表示從鋰資源的開采到整個充電技術應用或者充電的生態圈結合的電池，做了很好的布局。實際上國內整個產業把相應的內容都進行了完整的覆蓋，并且取得很好的研究進展，包括一些產業的布局。

　　對于未來動力電池產業的展望，肖成偉指出，高比能、高安全、長壽命、低成本、高環境適應性是動力電池產業發展的諸多考量因素。從產業發展方向涵蓋了這樣一些內容，新體系電池、全固態電池、鈷材料電池、全球高壓安全、固液混合鋰電池，與安全壽命相關的大數據分析和測試評價技術等，這些都是現在和未來一段時間大家關注的焦點和整個投入的重點。