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歐陽明高:電池成本是目前新能源汽車最為關注的問題
發布日期:2017-06-26 瀏覽次數:791

七乐彩走势图综合版 www.pwayit.com.cn 6月21日,青海省人民政府、工業和信息化部、科技部以及中國電動汽車百人會在青海西寧舉辦“第十八屆中國·青海綠色發展投資貿易洽談會-鋰產業國際高峰論壇”。以下為中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高的演講實錄:

中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高

各位領導,各位同行,大家上午好!借此機會我給各位介紹一下中國新能源汽車技術創新的新進展、新趨勢和新挑戰,首先是新進展,我想中國新能源汽車產業化起步于習近平總書記發出號召之后,2014年我們認為是中國新能源汽車產業化的元年,政府推出了一系列的政策,所以促使這個產業經過了初期的培育期。現在最近政府新一輪的政策又剛剛出臺了,為新能源汽車從培育期到成長期過渡也奠定了良好的政策基礎。

新能源汽車這些年來在技術的角度,應該說取得了一系列進展。我們今天是關于鋰產業,所以鋰離子動力電池為代表的電動汽車核心技術取得重大突破。中國動力電池的技術發展經過了前面三個五年計劃,“十五”是錳酸鋰電池,“十一五”是磷酸鐵鋰電池,“十二五”是三元電池,“十三五”是高比能量的新一代的鋰離子動力電池。系統的比能量是在逐年的提升,系統的成本在逐年的下降,我們預計到2020年還會在成本方面到達1元/瓦時這么一個目標。我們動力電池應該說在過去五年間提高了近一倍,成本也下降的一倍以上。我們的產業也取得了重大突破,比如我們2015年全球排名前十名中間有四個企業是中國企業,2016年有六個企業進入前十強。

我們在“純電驅動”動力系統集成技術方面,我們從2013年開始大中型客車和微小型電動轎車起步,現在已經進入常規的家用主流轎車,我們乘用車平均續駛里程從150公里現在已經提高到300公里以上。純電動商用車的總體技術水平在全球處于領先地位,并且批量出口。

我們插電式混合動力汽車,也帶動了整個混合動力技術的逐步成熟,現在各個大的汽車廠家都有比較成型的混合動力汽車的構型,基本上攻克了這么一個核心技術。

燃料電池也在中國開始起步,我們中國特色的是燃料電池混合動力汽車,包括我們商用車的燃料電池深度混合動力和轎車的增程式燃料電池汽車,今年我想將會是燃料電池商用化的元年,當然這個規模不會像鋰電池電動汽車那么大、那么快,它會是一個長期穩步的發展過程。

我們“十二五”以來,中國新能源汽車市場經歷了一個快速的增長過程,2011年—2016年五年間,從不足5000輛發展到51萬輛,保有量從1萬輛提升到100萬輛,5年產量、銷量都是100倍,也是占全球的一半,處于遙遙領先的地位。應該說我們在今天來看中國新能源汽車產業的話,這個發展是出現了不可逆轉的拐點,我們導入期可以說基本結束,現在進入成長期了。我們經歷了從奧運示范開始的醞釀期和從2010年開始的“十城千輛”示范的導入期,現在我們認為已經進入了成長期,因為我們新能源汽車的銷量已經超過汽車總銷量的1.5%,2016年超過1.8%,今年我們預計還會繼續成長,從去年的51萬輛我們估計還應該在70萬輛左右。這是我們現在發展的時期,導入期是政府扶上馬的,我想成長期政府還要送一程。

第二方面,新能源汽車技術發展的新趨勢。首先,這是“十三五”新能源汽車科技研發重點專項,我們制定的新能源汽車技術升級戰略,包括“三化”,電動化、智能化、輕量化相結合,這是新時期三個戰略相互關聯的。從基礎科學、共性核心技術、系統集成、集成開發示范分為四個層次進行全方位的開發,系統集成仍然是三大動力系統,我們在共性核心技術對核心技術的內涵進行了進一步的挖掘,從動力電池的角度講進一步強調電池管理,在電機驅動的角度講進一步強調電力電子,在電控的角度講轉型為智能化技術,在基礎科學和示范考核方面要繼續推進,這叫全創新鏈一體化推進。

純電驅動在今后五年我們的主目標就是家用主流轎車的性價比具備技術競爭力,應該說純電動汽車豪華的不難做,低端的也好做,最難的是家用主流轎車,就是性價比的轎車,在這方面是電動汽車跟傳統汽車競爭最為激烈、難度最大的一個區域。怎么辦?其實性價比也就是里程成本比,就是在提升里程的前提下不能成本升的過高,這方面我們需要進行電池性能的改進,需要整車電耗的下降和效率的提升,需要充電設施的便利,還需要安全管理。下一步我們技術目標是A級,尤其是A0級電耗降到百公里10度電,希望產業化A0級轎車續駛里程300公里左右,它能跟傳統轎車競爭,當然現在我們也提500公里、600公里,但實際上這是跟車型結構相關的。我們A00級一般來說200公里以內是合理的,A0級300公里也就合理了,A級以上400公里,B級以上500公里,這樣有一個合理的里程的分布。這中間最重要的是提升電池的性能,首先,電池的比能量要大幅上升,從現在180瓦時/公斤到2020年的300瓦時/公斤,就是體積比能量達到500—600瓦時/升,完全能夠滿足各類轎車的使用需求。

現在我們在面向300瓦時/公斤比能量電池的研發中,技術路線是完全清晰的,正極材料NCA、NCM,負極材料硅碳,這個是完全明確的,現在正在開發的過程中,尤其改的最多的是負極材料,像國內的貝特瑞這樣的企業,他們國際上也是最大的負極材料企業,已經把硅碳材料用在了300瓦時/公斤的電池上。

另外,安全方面,這些年我們在高比能量安全性方面也取得了重大進展,比如電池的安全性,最容易發生事故的還不是一個單體熱失控,而是一個單體熱失控之后整個系統擴展,那么就造成大事故。在這方面我們國內做的工作在全球也是領先的,比方說這是串聯電池的熱失控的擴展、測試和建模預測,這是并聯熱失控的擴展、蔓延,這個都是我們在國際上最早做出來的。而且在此基礎上我們進行了大型的機理分析,比如剛才馬培華主席談到的熱穩定性的問題,我們用DSC來研究各種材料的熱穩定性,通過測試分析找到各種材料的熱穩定性的特性,在電池設計階段就預測它的熱失控特性,現在已經能夠做到。

同時,對于擴展,我們已經找到防止熱擴展的技術,比如左邊就是熱失控擴展的,就會產生燃燒,但是右邊這個根本就不存在熱失控擴展。我們也完全可以避免熱失控的擴展,從而避免事故,因為真正的事故是在擴展之后。

下一步的重點,我們還有一個目標就是成本,電池的成本,現在是關注最重要的一個問題。如何來降低成本?需要全產業鏈發力、重點環節突破,首先是原材料,前面馬主席講了,我們現在原材料的成本低的是1.3萬/噸,但是我們賣的是15萬、17萬,他認為合理的價格應該是3萬—5萬,我想如果能到3萬—5萬,這個環節基本上就解決了,當然這需要我們共同的努力,今天我們在這里討論電池的原材料,所以這是非常重要的一個環節,也是目前電池成本增高的一個最重要的環節。第二個,生產制造的良品率和一致性提高的問題。第三個,材料回收和再循環的問題。比方還有鈷這些稀有資源基本上都是進口的,必須要回收利用。我們應該說整個電池成本中間材料成本占了一半,所以材料成本的降低還是我們最最重要的一個方面。

什么樣的電池成本算是滿足了汽車的要求呢?我們可以按照內燃機動力系統等價,就是說內燃機動力系統跟我們新的電池動力系統如果等價來算的話,電池應該是什么價格呢?大概100美元/千瓦時,就可以跟傳統內燃機動力完全等價。

我們下一步的趨勢是什么呢?全球電池系統每千瓦時平均價格,在2020年大約在1000元人民幣、100美元和100歐元之間,就是說我們現在的目標1000元人民幣,在全球不算低,實際上是高的,我們理想的價格是100美元,在2020年國外有可能做到100歐元,我們以前的目標是1000人民幣,實際我們比他們要高的,這是我們下一步要努力的。

長期看,我們動力系統電動化還需要跟能源低碳化結合,車身輕量化跟制造信息化結合,整車智能化要跟交通網聯化結合,這當中最重要的是動力電動化跟能源低碳化的結合,這是我們各類轎車動力油井到車輪能量能耗和碳排放。就是說我們電動車還不能完全說它是高碳還是低碳,關鍵問題看電動車的電是從哪里來的,電動車要做到低碳必須跟低碳能源相結合,所以是可以做到近零排放,也可以做到最高效率,如果完全從煤電跟內燃機混合動力是基本相當的。

我們必須跟可再生能源結合,電力角度要發展可再生能源,要儲能,現在由于沒有儲能,所以棄風、棄水、棄光是非常嚴重的,我們2016年有1500億瓦時是棄風、棄光、棄水。電動汽車的儲能功能應該說是解決可再生能源間隙性的根本出路,1500億度可以供1億輛電動轎車的用電需求,如果有1億輛電動轎車用多少電池呢?大概50億千瓦時的電池,50億千瓦時的電池如果用功率來算,2倍倍率就是100億千瓦,100億千瓦什么概念呢?中國裝機容量也就是10幾億千瓦,所以我們習主席說要推動能源生產與消費的革命,我們認為新能源汽車就可以推動能源的變革,美國特斯拉已經在這方面作出了很好的典范,他們跟太陽能SolarCity合作,已經在進行這方面的嘗試。我們認為儲能最終的出路還是要靠我們的鋰離子電池和電動汽車,這是一個根本的出路,雖然有各種各樣的儲能的手段,從規模、從成本各方面來看,還是主要要靠各種電動汽車和鋰離子電池。

為了實現這個目標,我們就要發展V2G技術,就是電動車跟電網雙向充電,電網可以給電動車充電,電動車也可以給電網回饋電,也就是說我們電動車在不運行的時候都是掛在電網上的,作為電網的儲能裝置,這是我們未來的發展目標。所以在這方面,比亞迪公司已經進行了一些探索,應該說取得了很好的成績,他們的交流快充就具備這個功能。所以我們希望在這方面各位做出更大的貢獻,根據中國汽車工程協會《節能與新能源技術路線圖》最新的預測,中國2030年新能源汽車的產銷量將達到汽車總銷量40%,40%大概應該是在1500萬輛左右,2025年大概應該在800萬輛左右,2020年在200萬輛左右,200萬輛之后會進入高速的成長期,現在到2020年還不算特別高速,2020年之后應該會進入真正的高速成長期。在2030年全球的平均值大概是30%,我相信中國40%應該是不夸張的,所以這是我們很好的未來前景。

最后我說一下新能源汽車技術路線也有新挑戰。我們回顧一下,汽車動力電動化幾起幾落、多元探索,不同的行業有不同的角度和不同的取向,比如我們特斯拉就是純電動戰略,我們像豐田是發動機優先戰略,從燃油車到混合動力車到燃料電池車,中國的戰略跟豐田是相反的,豐田是以混合動力為基礎平臺,來發展燃料電池車,發展插電式混合動力車等等,中國的模式是以純電動為基礎平臺,在純電動的基礎上發展插電式混合動力、燃料電池混合動力,最后來突破常規的混合動力技術和全功率燃料電池技術,這就是我們走的一條中國特殊的純電驅動的戰略路徑。按照現在來看,我們這條路徑應該說全球目前是跟隨的,我們中國新能源汽車產業化率先發力,得益于鋰離子電池的后來居上技術進步超出預期,2016年是全球純電驅動技術轉型的標志性年份,各個汽車工業的發達國家也進入了這么一個轉型期,福特、通用、本田、豐田、大眾都在進行轉型,2016年應該是最具標志性的,他們也開始跟隨我們的路徑。

當然他們絕對不會進行簡單的跟隨,這是他們新的戰略,2020年后要全方位與燃油車競爭。怎么競爭?車輛續駛里程到500公里,電池容量到100度電,充電時間10分鐘跑500公里,快充功率350千瓦,這個就是一個技術門檻不斷提高的過程,尤其是安全性的挑戰將會全方位的倍增,這是我們中國新能源汽車面臨的新挑戰。

我們應對這個挑戰中國電動汽車百人會的建議是:

第一,評估大功率直流快充的安全性技術門檻。350千瓦的充電,電動汽車的電壓就會提高到1000V,充電電流350安,這會對整車電氣安全、電池安全、充電安全、電網安全帶來重大技術挑戰,所以我們要充分考慮中國國情,制定科學合理的充電技術標準。

第二,制定充電技術與基礎設施中長期發展規劃。應該說我們現在新能源汽車發展當前最大的短板是在充電,我們現有的充電設施不能滿足新能源汽車發展的需求,而新一代的充電技術又在挑戰我們的安全風險,所以我們在這方面必須要進行充分的研究。所以今年中國電動汽車百人會在技術角度重點研討的就是大功率直流快充以及充電基礎設施的發展,希望各位一塊來加入我們,充分的研討,給政府的標準制定和政策發布提供良好的參考建議。