鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：542次 | 2022年03月24日
動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)缺乏協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制
一月13-十四日，我國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)年度論壇在國(guó)賓館召開(kāi)，成立于2014年五月的百人會(huì)一直備受業(yè)內(nèi)外關(guān)注，此次論壇更是被看作一場(chǎng)新能源汽車行業(yè)的盛會(huì)。論壇就“產(chǎn)業(yè)發(fā)展新生態(tài)”為主題，由百人會(huì)閉門(mén)會(huì)議、高端論壇、以及六個(gè)專題論壇組成，公布百人會(huì)目前階段性研究成果，為政府、廠商、專家學(xué)者就我國(guó)未來(lái)新能源汽車發(fā)展情況供應(yīng)一個(gè)交流平臺(tái)。
本次圍繞“動(dòng)力鋰離子電池的現(xiàn)狀與發(fā)展”進(jìn)行平行論壇。本場(chǎng)嘉賓有國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力鋰離子電池研究院院長(zhǎng)盧世剛、我國(guó)工程院院士陳清泉、博世(我國(guó))投資有限公司執(zhí)行副總裁徐大全、北京理工大學(xué)副校長(zhǎng)孫鵬春、天津力神電池股份有限公司總裁秦興才、合肥國(guó)軒集團(tuán)董事長(zhǎng)李縝、天能集團(tuán)董事長(zhǎng)張?zhí)烊巍?/p>
盧世剛：動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)缺乏協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制
以下為國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力鋰離子電池研究院院長(zhǎng)盧世剛現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言。
盧世剛：謝謝董會(huì)長(zhǎng)，尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，上午好。很高興代表課題組做這么個(gè)發(fā)言。按照大會(huì)給的題目，我們這個(gè)題目叫做動(dòng)力鋰離子電池的現(xiàn)狀與發(fā)展，我想大家都了解，目前在電動(dòng)汽車?yán)镞呌玫膭?dòng)力鋰離子電池重要包括鎳氫電池、鋰離子電池和燃料動(dòng)力鋰電池三類化學(xué)體系，鎳氫電池目前已經(jīng)很成熟了，在普瑞斯混合動(dòng)力里面已經(jīng)廣泛使用，當(dāng)然普瑞斯銷售已經(jīng)達(dá)到了七百多萬(wàn)輛，現(xiàn)在我們說(shuō)的鋰離子電池，按照分類有磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，后邊兩個(gè)我們叫做三元體系。所以從這個(gè)表里可以看到，目前大概鋰離子電池從磷酸鐵鋰已經(jīng)朝三元的方向轉(zhuǎn)變，單體能量可以達(dá)到180?？梢钥吹竭@個(gè)三元材料的電池應(yīng)該說(shuō)還有一定的發(fā)展空間，極限密度可以達(dá)到250甚至是260，這是目前應(yīng)該說(shuō)在產(chǎn)業(yè)界，大家努力的一個(gè)方向。
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昨天歐陽(yáng)老師對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池有一個(gè)評(píng)述，從2008年應(yīng)該說(shuō)燃料動(dòng)力鋰電池有一個(gè)很大的突破，能量密度達(dá)到了每升三千瓦，耐久性達(dá)到了一萬(wàn)小時(shí)，目前大概重要問(wèn)題是成本和希望進(jìn)一步降低。
首先看我們國(guó)家的發(fā)展現(xiàn)狀。我們的判斷第一個(gè)是基本掌握了車用動(dòng)力鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)，我們國(guó)家動(dòng)力鋰離子電池的開(kāi)發(fā)，和整車基本同步，十五期間開(kāi)展了鎳氫電池、錳酸鋰氧化物鋰離子電池、燃料動(dòng)力鋰電池的研發(fā)，“十一五”期間加大了磷酸鐵鋰離子電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，“十二五”期間推進(jìn)三元材料電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。目前是處于這樣一個(gè)階段。
從技術(shù)上來(lái)講，我們國(guó)家開(kāi)發(fā)了鎳氫電池，鋰離子燃料動(dòng)力鋰電池，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的一個(gè)先進(jìn)水平，目前我們鋰離子電池可以做到系統(tǒng)的比能量800-1000瓦時(shí)，比功率可以做到500-100瓦時(shí)，循環(huán)壽命也能做到突破一千次，使用壽命大概是可以達(dá)到五年，成本大概是說(shuō)可以低于每瓦時(shí)三塊錢(qián)。
第二個(gè)從產(chǎn)品層面來(lái)看，磷酸鐵鋰離子電池已經(jīng)趨于成熟了，過(guò)往來(lái)看，我們國(guó)家供應(yīng)電池支撐了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前在大規(guī)模示范這一塊用的電池基本上都是國(guó)產(chǎn)。根據(jù)目前工信部公布的新能源汽車推廣目錄，我們國(guó)家車用電池，絕大多數(shù)是磷酸鐵鋰離子電池，也就是說(shuō)近兩年來(lái)，三元材料的動(dòng)力鋰離子電池開(kāi)始在電動(dòng)汽車上進(jìn)行示范應(yīng)用。大家比較清楚的比亞迪的汽車用的是鹽酸鐵力電池，像上汽，北汽這些電池系統(tǒng)都是磷酸鐵鋰。一汽奔騰目前是示范車，他用的電池是168，采用了三元材料。
第三個(gè)來(lái)說(shuō)是我們國(guó)家建立了比較完善的產(chǎn)業(yè)體系，昨天我們聽(tīng)到了2014年我們國(guó)家電動(dòng)汽車的銷量大概是8.4萬(wàn)輛左右，假如按照每輛車在20-30，大概應(yīng)該說(shuō)我們電池達(dá)到了20億千瓦時(shí)以上，銷售收入應(yīng)該超過(guò)了50億元，2015年會(huì)超過(guò)100億瓦時(shí)。我們國(guó)家現(xiàn)在推進(jìn)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)量建設(shè)，估計(jì)2015年會(huì)超過(guò)一百億千瓦時(shí)。第二個(gè)我們國(guó)家建立了比較完整的產(chǎn)業(yè)體系，關(guān)鍵材料、單體電池、電池系統(tǒng)和電池裝備、檢測(cè)儀器等都有一定的生產(chǎn)量力，像北大先行、天津巴莫、北京當(dāng)省，這是正極材料，負(fù)極材料像貝特瑞，杉杉等在國(guó)際上還是有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。
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從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看，我們?nèi)澜绲那闆r來(lái)看，第一個(gè)是鋰離子電池已經(jīng)成為動(dòng)力鋰離子電池的重要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美國(guó)、歐洲、韓國(guó)商業(yè)化的電池重要是采用燃料動(dòng)力鋰電池。目前混動(dòng)這一塊也是在推動(dòng)力鋰離子電池的應(yīng)用。韓國(guó)、日本、我國(guó)在全球鋰離子電池占主導(dǎo)地位，排序是韓國(guó)第一、日本第二，我國(guó)第三。
最近三星、LG和SK先后宣布在我國(guó)設(shè)立合資公司，我們國(guó)家主流的車廠也準(zhǔn)備在他的自主品牌汽車中采用韓國(guó)生產(chǎn)的電池。
第二個(gè)特點(diǎn)是我國(guó)政府大力支持新一代動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)，2012年日本執(zhí)行蓄電戰(zhàn)略，提出2020年蓄電池市場(chǎng)要占到世界份額的50%，就是重新奪回前列的位置。根據(jù)2013年NEDO公布的技術(shù)路線圖，他的技術(shù)路線在2020之前大概還是以先進(jìn)的鋰離子電池為主，達(dá)到實(shí)用化，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦每公斤成本達(dá)到1.5元以下，2030年叫做革新電池，能量達(dá)到500瓦每公斤，成本達(dá)到八毛錢(qián)以下。
美國(guó)在2013年提出來(lái)EV藍(lán)圖，提出目標(biāo)是2022年生產(chǎn)的插電式混合動(dòng)力的電動(dòng)汽車使用的電力成本與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)，根據(jù)2013年公布的技術(shù)路線圖是2022年下一代電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后鋰離子電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
從新一代鋰離子電池來(lái)講重要是在我們國(guó)家大概一般的叫做新一代動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)重要圍繞新一代鋰離子動(dòng)力鋰離子電池和新體系電池。新一代鋰離子電池和目前現(xiàn)有的體系不相同，正極材料，負(fù)極材料，電極都要發(fā)生發(fā)生變化，電池比能量可以達(dá)到三百瓦每公斤，成本可以達(dá)到一塊錢(qián)以下。這個(gè)表里面列了兩件事，一個(gè)是最近日立公司宣布采用鎳系的正極和負(fù)極單電池的比能量作330每公斤，壽命有50次，另外是福利蒙基，作為正極，歸制作為負(fù)極，壽命可以達(dá)到100。但是目前這一電池體系的成本和安全有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。
第二類是新體系電池，這一類體系一般的來(lái)講是基于新的化學(xué)原理，采用了鋰金屬或者是其他的金屬作為復(fù)合材料，包括鋰金屬，硫電池、鋰金屬空氣電池、鋅金屬空氣電池、鋁金屬空氣電池。這些電池在歷史上應(yīng)該說(shuō)做一次電池沒(méi)有問(wèn)題，在動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域必須做到二次電池。面對(duì)的挑戰(zhàn)也很多。
從目前來(lái)看，這一類電池都還是處于試驗(yàn)研究的階段，他的循環(huán)，安全、壽命和成本都有待進(jìn)一步驗(yàn)證安全，從最近幾年的情況來(lái)看，特別是2014年美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室公布的報(bào)告，通過(guò)對(duì)電池系統(tǒng)級(jí)的定量分析，提出鋰金屬/空氣電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)要明顯高于新一代鋰離子電池。像離空氣電池的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)表里面有紅色的部分，有正極和負(fù)極和整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)更高一點(diǎn)。
下一代要突破新一代鋰離子電池目前大家更關(guān)注新材料的應(yīng)用和技術(shù)的問(wèn)題，最近的網(wǎng)上的消息，最近西班牙Graphenano公司宣稱研制出石墨烯聚合物電池，比能量497Wh/Kg，8分鐘內(nèi)充滿電，成本低，根據(jù)所報(bào)道的技術(shù)指標(biāo)，推測(cè)可能是鋰硫電池體系。我們反復(fù)看了這個(gè)體系，根據(jù)他的技術(shù)指標(biāo)，像他的電壓是2.3伏。
以上的分析我們看到我們國(guó)家的產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題和差距。第一條我們認(rèn)為我們國(guó)家動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，表現(xiàn)是兩個(gè)方面，一個(gè)是技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，我國(guó)磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)品比能量、高低溫特性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性明顯低于國(guó)外采用三元材料動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)水平；韓國(guó)在1718之后可能會(huì)降到一塊錢(qián)，一毛五毛錢(qián)以下。第二個(gè)方面的產(chǎn)品制造裝備、工藝水平、檢測(cè)驗(yàn)證能力、產(chǎn)品質(zhì)量和一致性與國(guó)外相比較，存在較大差距。這是技術(shù)層面上來(lái)講。
第二個(gè)從公司來(lái)看，公司的規(guī)模創(chuàng)新力競(jìng)爭(zhēng)不強(qiáng)，我國(guó)公司數(shù)量多，但是大多數(shù)的公司的經(jīng)濟(jì)規(guī)模、盈利能力，研發(fā)隊(duì)伍，研發(fā)能力，研發(fā)體系和日本和韓國(guó)的公司相差甚遠(yuǎn)。
第二個(gè)是新一代動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，表現(xiàn)一個(gè)是國(guó)際專利的數(shù)量明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，我們國(guó)家發(fā)表的論文很多，大概是世界首位，但是專利的申請(qǐng)重要是集中在國(guó)內(nèi)，在美國(guó)申請(qǐng)的專利，大概僅為申請(qǐng)專利占美國(guó)專利的2%，授權(quán)是大概只有1%。在歐洲根本看不到統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。第二個(gè)是新材料和關(guān)鍵技術(shù)的探索能力強(qiáng)，我國(guó)對(duì)新一代動(dòng)力鋰離子電池的技術(shù)研究探索為重要任務(wù)，新材料工程研究嚴(yán)重不足，工程化開(kāi)發(fā)能力和集中投入機(jī)制沒(méi)有形成。
第三個(gè)是產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制沒(méi)有形成，也是表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同機(jī)制沒(méi)有形成，技術(shù)研究集中在高校，科研機(jī)構(gòu)，技術(shù)產(chǎn)品和。第二個(gè)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同機(jī)制沒(méi)有形成，缺乏動(dòng)力鋰離子電池，電池系統(tǒng)和動(dòng)力鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)在技術(shù)路線和產(chǎn)品要求，質(zhì)量體系，電池回收等方面缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有建立產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的體制和機(jī)制。
最后我們有三條建議第一個(gè)加快新一代動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)，按照我們國(guó)家的規(guī)劃，2020年我們國(guó)家的電池比能量達(dá)到300瓦時(shí)每公斤，大概是六年的時(shí)間，所以我們認(rèn)為國(guó)家應(yīng)該設(shè)立新一代動(dòng)力鋰離子電池創(chuàng)新專項(xiàng)集中研發(fā)和投入，突破新一代鋰離子電池和新電池，2020年電池系統(tǒng)比能量達(dá)到250Wh/kg、成本下降至1.0元/Wh；新體系電池比能量達(dá)到400Wh/kg以上。
第二個(gè)是要加強(qiáng)工程能力創(chuàng)新的建設(shè)。一是建設(shè)新一代動(dòng)力鋰離子電池新材料和關(guān)鍵技術(shù)的工程化研究能力，銜接基礎(chǔ)研究、工程開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；二是建設(shè)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證能力，把電動(dòng)汽車技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為對(duì)動(dòng)力鋰離子電池、電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
第三個(gè)是加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，政府牽頭，行業(yè)組織，聯(lián)合汽車公司、電池公司，一是共同制定動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)路線圖，明確階段性目標(biāo)和任務(wù)，指導(dǎo)我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展；我們認(rèn)為這一條很重要，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)任務(wù)也很緊迫，應(yīng)該統(tǒng)一大家的認(rèn)識(shí)。二是共同制定動(dòng)力鋰離子電池通用技術(shù)規(guī)范，明確電池產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)運(yùn)、回收要求，促進(jìn)我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。
最后簡(jiǎn)單說(shuō)一下我們國(guó)聯(lián)的情況，國(guó)聯(lián)是由研究機(jī)構(gòu)、整車公司和制造公司共同組建的獨(dú)立法人，整車公司有一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、上汽、廣汽、北汽等，制造公司有我們天津力神，研發(fā)機(jī)構(gòu)是北京有色金屬研究總院，我們已經(jīng)完成了法人治理結(jié)構(gòu)的建設(shè)，按照公司的法律要求組建了董事會(huì)、監(jiān)事會(huì)和股東會(huì)，我們的董事長(zhǎng)是熊柏青，副董事長(zhǎng)是我們董會(huì)長(zhǎng)。
研究的目標(biāo)當(dāng)然是希望到2020年電池的新一代鋰離子電池體系的突破，電池比能量，系統(tǒng)的比能量達(dá)到250瓦時(shí)每公斤，2030年新體系電池能夠達(dá)到實(shí)用化，電池的比能量達(dá)到500瓦時(shí)每公斤。這是我們這個(gè)課題的參加單位。
