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歐陽(yáng)明高:動(dòng)力鋰電池歐美無(wú)法挑戰(zhàn)中日韓

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:556次  |  2021年11月10日  

除了內(nèi)部洗牌局面外,在全球市場(chǎng)日韓公司群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里,我國(guó)新能源車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)?


我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展即將邁入第十個(gè)年頭。作為電動(dòng)汽車(chē)心臟的動(dòng)力鋰離子電池,其產(chǎn)業(yè)格局出現(xiàn)了冰火兩重天。


2017年全球動(dòng)力鋰離子電池銷(xiāo)量第五、我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池銷(xiāo)量第三的深圳市沃特瑪電池有限公司其母公司堅(jiān)瑞沃能(300116.SZ)在四月初自爆20億元違約,整體高達(dá)221.38億元。除此之外,眾多中小動(dòng)力鋰離子電池公司在成本壓力下紛紛倒閉。另一邊,2017年全球動(dòng)力鋰離子電池的寧德時(shí)代新能源科技有限公司(下稱(chēng)CATL)在四月初成功過(guò)會(huì),估值高達(dá)1300多億元。


除了內(nèi)部洗牌局面外,在全球市場(chǎng)日韓公司群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里,我國(guó)新能源車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)?近日,我國(guó)科學(xué)院院士、我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高接受《財(cái)經(jīng)》記者專(zhuān)訪,表示我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)底線已經(jīng)構(gòu)成。退可有磷酸鐵鋰離子電池保底,進(jìn)亦有新一代鋰離子動(dòng)力鋰離子電池。


我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池的攻與守

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

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%

《財(cái)經(jīng)》:動(dòng)力鋰離子電池在我國(guó)發(fā)展路線是怎么樣的?


歐陽(yáng)明高:十一五重點(diǎn)發(fā)展了磷酸鐵鋰鋰正極離子電池,十二五重點(diǎn)發(fā)展了三元正極鋰離子電池,十三五正在重點(diǎn)研發(fā)高鎳三元正極+硅碳負(fù)極鋰離子電池。


《財(cái)經(jīng)》:國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰離子電池的研究是否成熟?三元鋰離子電池與磷酸鐵鋰相比,優(yōu)劣勢(shì)有什么?


歐陽(yáng)明高:磷酸鐵鋰離子電池是電動(dòng)汽車(chē)革命的技術(shù)底線。雖然比容量低于三元鋰離子電池,但磷酸鐵鋰離子電池技術(shù)成熟,材料豐富、成本可控,安全性高。目前先進(jìn)的磷酸鐵鋰離子電池,已在騰勢(shì)電動(dòng)轎車(chē)上實(shí)現(xiàn)500公里續(xù)駛里程,兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。


磷酸鐵鋰和三元是鋰離子電池不同的正極材料。三元鋰離子電池實(shí)現(xiàn)了更高比能量,但仍存在安全性,原材料成本,使用壽命等問(wèn)題。技術(shù)門(mén)檻的提高是為了鼓勵(lì)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)鋰離子電池的安全性要求也更高。

無(wú)人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

《財(cái)經(jīng)》:三元鋰離子電池現(xiàn)在被認(rèn)為是一條主流的動(dòng)力鋰離子電池路線,許多公司轉(zhuǎn)向能量密度更高、技術(shù)更為復(fù)雜的三元?jiǎng)恿︿囯x子電池生產(chǎn),我國(guó)三元鋰離子電池的技術(shù)現(xiàn)狀如何?難點(diǎn)在哪里?


歐陽(yáng)明高:目前研發(fā)中電池樣品比能量可以達(dá)到300瓦時(shí)/公斤的是三元NCM811+硅碳負(fù)極鋰離子電池,但安全性尤其是過(guò)充安全性挑戰(zhàn)大。在2020年,811正極、硅碳負(fù)極、液態(tài)電解質(zhì)的組合可能會(huì)成為主流產(chǎn)品(也有些日韓電池專(zhuān)家認(rèn)為從性能綜合平衡的角度看622正極或許會(huì)是更好的選擇)。


產(chǎn)業(yè)化三元軟包電池在2020年達(dá)到300瓦時(shí)/公斤的目標(biāo)并不是難題。核心在于一旦產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)落實(shí),原材料、生產(chǎn)工藝等能否滿足需求。811鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化后,受限于正極材料。從產(chǎn)業(yè)化角度看,比能量實(shí)現(xiàn)350瓦時(shí)/公斤將非常困難。


《財(cái)經(jīng)》:高鎳化是發(fā)展趨勢(shì)嗎?


歐陽(yáng)明高:高鎳化目前是一種趨勢(shì),重要是降低對(duì)鈷的依賴(lài),從而使成本可控。對(duì)鈷的使用量下降是一種必然趨勢(shì)。


《財(cái)經(jīng)》:我國(guó)會(huì)跟隨日本松下的發(fā)展路線嗎?例如發(fā)展圓柱18650的811鋰離子電池。


歐陽(yáng)明高:松下的18650因?yàn)槿萘啃?,更容易?shí)現(xiàn)高比能量指標(biāo)。小電池可以防止體積放大后出現(xiàn)的材料不均勻、極化等問(wèn)題。但因?yàn)殡娊庖喝菀赘?,所以使用壽命相?duì)較短。但我國(guó)不會(huì)盲目跟從松下的研究路徑,選擇材料也不相同。我國(guó)是鎳鈷錳,松下是鎳鈷鋁。鎳鈷鋁的安全性不好控制,錳相對(duì)更穩(wěn)定。


《財(cái)經(jīng)》:鋰離子電池是否會(huì)是中期的主流路線?


歐陽(yáng)明高:鋰離子電池一直會(huì)是中期重要產(chǎn)品,不會(huì)輕易被顛覆。但正、負(fù)極和電解液都可能發(fā)生變化。另外,鋰空氣、鋰硫等因?yàn)槌錆M不確定性,在車(chē)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景還有待觀察。


我國(guó)鋰電技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)


《財(cái)經(jīng)》:目前全球鋰電,中日韓三國(guó)掌握話語(yǔ)權(quán),是如何形成這樣局面的?


歐陽(yáng)明高:重要是因?yàn)橹腥枕n三國(guó)都有鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),日韓自不必說(shuō),我國(guó)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)始自手機(jī)電池。當(dāng)鋰離子電池技術(shù)出現(xiàn)時(shí),全球大部分車(chē)企都在研究燃料動(dòng)力鋰電池,并不看好動(dòng)力鋰離子電池的前景。我國(guó)剛開(kāi)始也在以研究燃料動(dòng)力鋰電池為主,但因?yàn)闆](méi)有燃料動(dòng)力鋰電池相關(guān)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),基礎(chǔ)材料和膜電極與美國(guó)日本存在較大差距。后來(lái)反復(fù)比較國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和交通體系特點(diǎn),提出以鋰電先行為特點(diǎn)的“純電驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略,才最終與日韓處于同一陣營(yíng),并且在新能源電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化方面走在世界前列。


歐美現(xiàn)在很難出現(xiàn)大型的鋰電公司,重要就是因?yàn)槠鸩酵?,產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。


《財(cái)經(jīng)》:為何說(shuō)我國(guó)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和交通體系有利于鋰電發(fā)展?


歐陽(yáng)明高:日本豐田一直在燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展混合動(dòng)力,當(dāng)時(shí)在制定我國(guó)的新能源汽車(chē)的前兩個(gè)五年計(jì)劃,也跟蹤豐田將混合動(dòng)力作為發(fā)展的重點(diǎn),國(guó)內(nèi)骨干車(chē)企投入大量力量進(jìn)行混動(dòng)的研發(fā)。到2008年,國(guó)產(chǎn)混動(dòng)車(chē),尤其是混合動(dòng)力轎車(chē)的示范運(yùn)行效果不太理想。


與此同時(shí),鋰離子電池技術(shù)在2007年以后取得了突破性進(jìn)展,短時(shí)期內(nèi)取代了鎳氫電池,使發(fā)展純電動(dòng)成為可能。豐田從混動(dòng)到燃料動(dòng)力鋰電池,其實(shí)都是為了提升技術(shù)門(mén)檻,確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


我國(guó)的交通體系具有電動(dòng)化基礎(chǔ),高鐵、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)公共交通等已經(jīng)使我國(guó)社會(huì)形成電動(dòng)化出行的特色。同時(shí)純電動(dòng)汽車(chē)集成技術(shù)難度相對(duì)較小,所以我國(guó)適合搞純電。技術(shù)突破和應(yīng)用場(chǎng)景貼合,這是純電獲得快速發(fā)展的重要原因。


《財(cái)經(jīng)》:我國(guó)的鋰電人才儲(chǔ)備和研究在世界上是什么水平?


歐陽(yáng)明高:我看過(guò)一個(gè)資料,過(guò)去10年全球有關(guān)材料研究的國(guó)際論文約100萬(wàn)篇,我國(guó)大陸和我國(guó)占40%,我國(guó)大陸比美國(guó)多一倍,而材料研究中有相當(dāng)一部分是與電池相關(guān)的。在美國(guó)研究電池的大部分也是華人。我國(guó)的鋰電后備人才和研究潛力巨大。


《財(cái)經(jīng)》:我國(guó)鋰電的高端產(chǎn)量是否不足?


歐陽(yáng)明高:高端產(chǎn)量是我國(guó)各行業(yè)都面對(duì)的共性問(wèn)題。但我國(guó)電池行業(yè)的高端人才比例高,技術(shù)創(chuàng)新活躍。例如寧德時(shí)代的年產(chǎn)值200億,有100多個(gè)博士。而比較國(guó)內(nèi)有的車(chē)企,5000億的年產(chǎn)值只有50個(gè)。如此高的人才結(jié)構(gòu)和比例與其他行業(yè)是完全不相同的。


《財(cái)經(jīng)》:目前國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)一致性較低,是否會(huì)出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?


歐陽(yáng)明高:我國(guó)的鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)制定了嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn),有明確指標(biāo)。而日前通過(guò)的鋰離子電池國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)就采用了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。鋰離子電池的安全性和比能量是一對(duì)矛盾。隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展,鋰離子電池公司會(huì)通過(guò)提升比能量指標(biāo)提高技術(shù)門(mén)檻。比能量是一個(gè)調(diào)節(jié)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)變化的重要有效的指揮棒,市場(chǎng)中低端產(chǎn)量肯定將被淘汰。


《財(cái)經(jīng)》:寧德時(shí)代獲得了大眾、奔馳的全球性訂購(gòu)大單。這些國(guó)外車(chē)企為何愿意以較高價(jià)格購(gòu)買(mǎi)我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池?


歐陽(yáng)明高:首先,寧德時(shí)代的產(chǎn)品質(zhì)量與LG相當(dāng),甚至有時(shí)會(huì)優(yōu)于LG;其次,歐洲沒(méi)有大型的鋰電廠商;第三,我國(guó)是這些車(chē)企的最大單一市場(chǎng),比如占大眾全球銷(xiāo)量的40%;最后,我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的完整度比韓國(guó)完善,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿σ哺哂陧n國(guó)。


下一代電池誰(shuí)能破局


《財(cái)經(jīng)》:目前最熱門(mén)的三元正極材料是富鋰錳基,為何它成為熱點(diǎn),存在什么優(yōu)缺點(diǎn)?


歐陽(yáng)明高:富鋰錳基做正極材料,是當(dāng)今全球的研究熱點(diǎn)。富鋰正極材料理論放電比容量高,可以達(dá)到400mAh/g以上,電池比能量可以達(dá)到400瓦時(shí)/公斤以上。同時(shí),可以降低對(duì)鈷和鎳的依賴(lài),降低成本,尤其是鈷。近期,北大的夏定國(guó)教授在實(shí)驗(yàn)室中合成了400mAh/g的正極,但是富鋰錳基電池壽命比較短。


現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)做出300瓦時(shí)/公斤的富鋰錳基鋰離子電池,但壽命幾百次,還不能滿足車(chē)用要求,要繼續(xù)努力。富鋰錳基自身電壓衰減較快,在材料上要尋求改進(jìn)。其次,要為富鋰錳基匹配電壓范圍更寬的電解質(zhì),比如固態(tài)。


《財(cái)經(jīng)》:富鋰錳基產(chǎn)業(yè)化是否有時(shí)間表?


歐陽(yáng)明高:在國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)中,到2020年要實(shí)現(xiàn)811三元鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)間段,富鋰錳基繼續(xù)深入基礎(chǔ)研究,因?yàn)橄嚓P(guān)項(xiàng)目還未結(jié)題,目前無(wú)法得出實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn),爭(zhēng)取2025年左右。


屆時(shí)被寄予厚望的富鋰材料鋰離子電池中綜合比較應(yīng)與811相當(dāng),甚至更優(yōu),比能量應(yīng)該高于811,耐久性是比較的關(guān)鍵因素。假如能夠成功提升耐久性,富鋰材料將會(huì)成為鋰離子電池新型可產(chǎn)業(yè)化的正極材料。


《財(cái)經(jīng)》:大車(chē)企將固態(tài)和全固態(tài)電池列為下一步研發(fā)重點(diǎn),研發(fā)難點(diǎn)在哪里?


歐陽(yáng)明高:雖然固態(tài)電解質(zhì)的研究已經(jīng)是熱點(diǎn),但要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池,核心是解決固體與固體的界面問(wèn)題,目前仍要添加液態(tài)電解質(zhì)。未來(lái)5到10年,液體電解質(zhì)比重將逐步減少,呈現(xiàn)由部分固態(tài)到半固態(tài)并向全固態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)。屆時(shí)即使無(wú)法實(shí)現(xiàn)全固態(tài),但也會(huì)接近全固態(tài)。


一旦全固態(tài)研制成功,不僅有較高的安全性,還將徹底改變電池的做法。因?yàn)楣虘B(tài)解決了液態(tài)電池短路問(wèn)題,從而可將電池進(jìn)行內(nèi)部串聯(lián)以提升比能量。目前應(yīng)該在保證耐久性的前提下,盡可能提升比能量,且固態(tài)電池還具有快充的潛力。我國(guó)不少相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和公司正在研究固態(tài)鋰離子電池技術(shù)。


《財(cái)經(jīng)》:日本在固態(tài)電池等領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和規(guī)劃如何?


歐陽(yáng)明高:日本豐田對(duì)外展示過(guò)固態(tài)鋰離子電池,他們宣稱(chēng)在2022或2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但比能量還沒(méi)提升,所以產(chǎn)業(yè)化后比能量也不會(huì)太高。


燃料動(dòng)力鋰電池能替代鋰離子電池嗎


《財(cái)經(jīng)》:從純電再回到燃料動(dòng)力鋰電池,目前這種電池發(fā)展的重要問(wèn)題是什么?


歐陽(yáng)明高:我國(guó)的燃料動(dòng)力鋰電池研究取得很大進(jìn)步,燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)在局部市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)性能優(yōu)化,大概在2025年技術(shù)將能夠相對(duì)成熟,假如實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),成本也將下降。


當(dāng)前,更應(yīng)當(dāng)重視的問(wèn)題是氫能技術(shù),即前端的氫燃料,比如制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、壓縮等環(huán)節(jié)。目前大家都只關(guān)注到燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)本身。但與氫相關(guān)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施并不理想。比如,車(chē)載儲(chǔ)氫技術(shù)存在以下問(wèn)題:碳纖維成本高、儲(chǔ)氫重量比較低、能量損失比較大。所以,關(guān)鍵是要加深對(duì)氫能相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā),以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。


《財(cái)經(jīng)》:燃料動(dòng)力鋰電池補(bǔ)貼沒(méi)有減少,是否決策者認(rèn)為燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展更具有現(xiàn)實(shí)性?


歐陽(yáng)明高:從國(guó)家整個(gè)能源系統(tǒng)來(lái)看(不能僅從車(chē)用角度),氫能燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)確實(shí)要加快發(fā)展,這符合我國(guó)能源革命的要。假如對(duì)能量要求達(dá)到一定程度,鋰離子電池就無(wú)法滿足。


但我也不同意氫是“最終能源”和氫能燃料動(dòng)力鋰電池車(chē)是“最終環(huán)保車(chē)”的說(shuō)法。氫和電都是能源載體,并無(wú)“最終”之說(shuō)。小型轎車(chē)對(duì)能量要求較低,鋰離子電池可能發(fā)揮更大用途。所以,就新能源汽車(chē)而言,燃電與純電將來(lái)會(huì)是共生共存。


《財(cái)經(jīng)》:有關(guān)乘用車(chē)而言,未來(lái)燃料動(dòng)力鋰電池和純電動(dòng)的成本平衡點(diǎn)在哪里?


歐陽(yáng)明高:有研究認(rèn)為到2025年,有關(guān)中級(jí)以上轎車(chē)而言350公里里程可能會(huì)成為選擇燃料動(dòng)力鋰電池車(chē)和電池電動(dòng)汽車(chē)的平衡點(diǎn)。里程超過(guò)350公里,燃料動(dòng)力鋰電池成本更好;350公里以?xún)?nèi),鋰離子電池優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。


現(xiàn)在我國(guó)發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)路完全可以滿足民眾長(zhǎng)途出行,所以對(duì)超長(zhǎng)續(xù)航里程電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)期并不多。未來(lái)氫能源發(fā)展到一定程度,可以將燃料動(dòng)力鋰電池作為鋰離子電池的增程器,通過(guò)電電混合來(lái)新增里程,并減少電池用量。



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