鉅大LARGE | 點擊量：863次 | 2020年09月02日
動力電池要注重均衡發展
這次討論還是有些可以達成共識的，企業代表關注成本、安全等，所以我想談幾點：動力電池現在首當其沖的還是安全。最近與有關部門剛了開會，對安全提的比以前要嚴，企業還是要給予充分的重視。我們也在會上呼吁了要審慎包容監管，監管部門也做了回應，贊成這個觀點。我們還會繼續呼吁這個事情。
1安全問題
企業自身還是要扎扎實實做安全。今天大家說到的有幾個方面：安全無非是本征安全、被動安全、主動安全三個方面。
1.本征安全。有企業提出，安全是設計出來的，包括材料設計、結構設計等等，這個肯定是要追求的，尤其是基于材料熱穩定性和電池熱失控機理的設計。另外就是制造，就是說本征安全也是制造出來的。制造方面主要是智能化、過程監測、制造品質等，現在國內這方面近幾年的進步還是很大的。
本征安全現在比能量200瓦時/公斤以內是沒有問題了。現在重點攻關的問題是300瓦時/公斤的高鎳三元電池。上星期開了國家重點專項的電池中期檢查，大家也都做出來了，按照新國標大部分是能達標的，現在關鍵問題是怎么產業化。目前，本征安全提到300瓦時/公斤是一個產業化攻關的重點。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2.被動安全。這些年我們的測試法規，尤其熱蔓延的法規，是中國牽頭在制定國際法規。當然現在測試方法的重復性在進一步討論。另外，現在有很多是井蓋把底部給撞了或者給它撞歪了、缺了等等，這些問題是比較多的，還需要考慮整車的安全性。以前有前碰撞、側碰撞，現在還需要有底部的，這也是很重要的問題。
熱蔓延方面，因為在300瓦時/公斤的時候，“811”完全靠單體來實現不熱失控是有難度的。所以現在重點是如何防止熱蔓延。模塊熱蔓延甚至是整個包的熱蔓延，大家也加了很多東西（普遍加隔熱），而且由于硅炭負極上來，還有模塊之間要加彈性墊等。甚至現在300瓦時/公斤的也開始用滅火裝置，有好幾家也都做了，低成本又不影響系統能量密度的技術還是一個難點。還有就是一旦整個電池包著火，現在消防滅火很困難，可能要制定在電池包上設置消防水管的接口法規，這是很重要的一個方面。
3.主動安全。大家越來越重視主動安全，正在從被動安全向主動安全發展。主動安全當然是最有空間的，成本不增加，但是附加值增加很多，因為只需要軟件算法等等。當然主動安全的前提、基礎是電池管理系統要做好，狀態估計要準，把使用邊界控制的好，不要進入不允許的超出邊界的情況。內短路、制造、顆粒形成的各種各樣的隱患要能預警（當然這中間要包括加一些傳感器）。目前的傳感器還是偏少，比方說氣體傳感器、電位傳感器等等。
充電安全也是主動安全控制的重要方面。充電安全也是受到高度重視的，因為現在充電發生的事故占比比較高。大家知道從機理的角度，快充、充滿或者過充的時候也是熱失控最容易發生的時候，這方面是一個工作的重點。尤其是充電析鋰的問題引發熱失控。現在充電控制慢慢會發展出一個很大的領域。因為充電不僅僅是電池，也跟車、充電機、充電站有關，這是一個綜合性的問題，也是一個重點領域。
還有一個全生命周期的安全性，首先是健康狀態如何準確估計。我們在主動安全方面可以引入人工智能、大數據、云平臺，為提升電池管理、電池預警、電池充電控制和電池壽命預測與評估的技術水平，現在大家都在朝這個方向做，相信在這個方面應該會有很大的進步。如果把這些實施好，300瓦時/公斤電池高鎳三元在近兩年應該是可以解決的。
2成本問題
首先，要區分、細化不同的客戶，采用不同的措施。比方說中低端的，對成本特別計較，可能就要用低成本的磷酸鐵鋰電池，縮短里程等等；對中高端的，不那么敏感，但是可能要多裝電池。成本方面，客戶是不是選擇換電是需要探索的。網約車、出租車換電基本上商業模式是確立了，還有卡車換電，這些商業模式對于降低成本、擴大市場已經比較成熟了，大家也都形成共識了。但是對于私家車、中高端車怎么樣（蔚來也在嘗試，對于擴大銷售是否有好處），全方位的，也可以放開，由市場來選擇。
其次，要改變電動汽車的產品定位，把它作為一個低碳綠色新物種，而不是總與傳統燃油車比成本。剛才談到，歐洲新能源汽車發展現在非常迅猛，今年可能要超中國，明年德國要超過中國，這個趨勢主要得益于歐洲電動車的定位是低碳技術。中國是不是朝這個方向發展？我非常贊同。一旦這個定位改變之后，它跟可再生能源的結合，跟智能電網的結合，也會順理成章，而且政策非常好配套。
所以我們需要向政府建議提供配套的低碳政策，來把現在的電動新能源車跟傳統車通過定位區別，采用差異化的稅收政策碳稅等等。現在雖然做了但是力度不夠，還不足以體現出新能源汽車的價值。不僅僅是降成本，更多是要改變定位，體現價值，還要增加價值。
其實汽車行業將來也會分化，因為汽車行業整車慢慢會是ICT的特征越來越明顯。電池行業可能是朝能源領域擴展一個非常好的方向。智能化來勢兇猛，對汽車行業帶來很大沖擊。汽車行業無非就是一個往ICT走、一個往能源走這兩個方向。對于電池廠商來講，最好的方向當然是往能源企業走，我驚喜的看到現在的寧德時代、遠景等，都是朝這個方向走的非常好的領頭羊。我一直在“鼓吹”三大革命：動力電動化、能源低碳化、整車智能化三位一體，這對電池企業來講，可以增加收入、擴大產值、增加利潤、可持續發展，這是一個大方向，一個增值的大方向。
3技術趨勢問題
現在的技術趨勢，我想從三個層面來講：第一，企業的趨勢是朝全鏈條、全生命周期變化性能優化方向發展，也就是說電池企業相對更注重完善細小末節的提高。我覺得從300瓦時/公斤往上，到今后幾年對電池企業來講不用在比能量上提太高的要求，相對穩定、逐步改善、提高品質是重點。比如到2025年，能把產品真正能做到350瓦時/公斤單體，系統做到230瓦時/公斤，體積能量密度做到400瓦時/升，就非常好了，不要提過高的要求。靠一點一滴提升，全鏈條想辦法、全生命周期想辦法，注重全生命的提升和成本下降，性能綜合平衡，既要有比能量、又要有壽命、又要有安全。
所以，我們現在不能強調一個指標過分的往前跑，需要相對的平衡、均衡，這對企業非常重要。同時，也要注重整個電池系統的集成，從這個方面去改善，不僅僅是單體。現在寧德時代和比亞迪刀片電池和C2P已經作出了很好的典范。總之，我們要從各個方面去挖潛，綜合的角度去提升。
第二，國家技術攻關目標。我相信新能源汽車“十四五”還會有相關立項。從技術攻關的角度和目標，2025年能夠上車的、確保上車的電池肯定要提高一點。比方說比能量達到400瓦時/公斤單體，系統到250瓦時/公斤，500瓦時/升，這樣一個技術水平。
技術攻關方面除了材料體系、安全、快充等，我認為智能電池應當成為重點。歐盟現在的電池計劃總目標就是智能電池，要通過人工智能，全鏈條提高設計、制造、運行、回收全鏈條的智能化水平，這是我們下面要重點攻關的，要挖潛電池理論容量和比能量，并提高開發效率。因為現在電池的實際性能跟材料能夠提供的理論潛力，差別非常大。這個潛力靠什么來提高？就是要靠全鏈條的智能化，包括材料開發的基因組、仿真、大數據等等。
此外，還有顛覆性技術，0~1原創的顛覆，這也應當是“十四五”基礎研究方面要重點加強的。最近我在評審MIT35歲以下的新人，看到了其中很多研究電池、新能源材料體系的年輕的一代。應該說在全球中國研究電池的人才是最多的，后起之秀非常有潛力，依托現有好的產業基礎做出原創顛覆性技術，可能性是非常大的。
所以基礎研究方面、顛覆性創新方面也是我們三個重點之一，就是產品開發、技術攻關、顛覆創新同等重要，三條線并行。基礎研究要瞄準單體500瓦時/公斤，系統比能量300瓦時/公斤，體積密度1000瓦時/升，這是我們的目標，越快越好，可以2030年、2025年、可以2023年，因為顛覆創新很難規劃、很難確定時間。
這些方面我們看國內，比方說陰離子反應、陰陽離子協同反應的等等，都很好。比如正極材料容量做到400毫安時/克；500瓦時/公斤的軟包電池，循環到80%容量，可以做到200周的等等；還有固態電解質，硫化物工藝規模生產的成本下降90%，這也是非常大的進展；比如說鋰金屬負極方面，也有幾個團隊做的非常好。
所以在顛覆性創新方面，能做出來就是最好的，我覺得這些應該都會出現。因為中國電池產業的競爭力還是非常不錯的，我們應該感到自豪。電池現在是站住了腳跟向全球供貨。在這個背景下，我們在電池材料研究方面又是全球人數最多，論文也是最多。所以我們期待，多年的積累會厚積薄發，在今后5—10年一定會出現顛覆性的突破。
本文為中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高先生在7月25日第七期“2020百人會汽車產業形勢與政策高端研討會-動力電池產業整體趨勢再研判”上的總結發言。
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