鉅大LARGE | 點擊量：418次 | 2022年12月22日
技術路線爭議不斷 未來動力鋰電池何去何從？
第一不能用追求電池的重量來換取里程；第二要降低電池成本，要過渡到無補貼；第三不但電池、電機系統要好，而且整個車的輕量化、風阻力效能都要提高；第四，也是最關鍵的是要提高動力鋰電池的水平。
汽車行業的發展是整個上下游產業鏈的發展，關于新能源汽車的崛起，動力鋰電池的核心地位越來越突出。動力鋰電池的技術話題也爭論不斷，材料種類、安全性、電池標準、壽命、價格成本等。至于未來動力鋰電池該何去何從，蓋世汽車整理出相關公司領導和研究人員的觀點，掌握了解動力鋰電池的現在和將來的發展狀況。
好的動力鋰電池，用產品說話
我國汽車工業協會常務副會長董揚：現在的短板是什么？是產品。產品中的短板是什么？是動力鋰電池。發展新能源汽車不能用追求電池的重量來換取里程，電池成本要降低，過渡到無補貼，做好整車輕量化，不斷提高動力鋰電池水平。
第一不能用追求電池的重量來換取里程；第二要降低電池成本，要過渡到無補貼；第三不但電池、電機系統要好，而且整個車的輕量化、風阻力效能都要提高；第四，也是最關鍵的是要提高動力鋰電池的水平。
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%
測試中心建設首先要有中試基地，沒有研究和裝備根本就上紙上談兵，這是電池研發的過程，這是測試中心的一些項目，實際上現在大家有的測試重要是法規性的測試，前面有關材料的分析特別是環境和安全的測試，現在我們的測試能力嚴重不足。
滿足不同需求，多種電池共同發展
科技部電動汽車重大項目總體專家組組長、全國政協常委歐陽明高：不同車型采用不同的電池，例如乘用車看重續駛里程，主導采用高比能量的三元鋰電池。電池發展到2020年的目標是單體電池300瓦時/公斤，系統到200瓦時/公斤，這是三元鋰電池能夠達到的水平?？蛙嚫粗匕踩?，可以采用比能量相對低一點，但穩定性更高的磷酸鐵鋰電池。
關于目前概念火熱的石墨烯電池，歐陽明高表示，有關石墨烯在電池中的應用，基本上依據都是在刊物上發表的文章，沒有一個是拿出做實驗的完整電池。電池材料應用分幾個層面，僅在材料基礎研究階段，就要經歷從材料到電極再到單體然后發展到體系等多個層次，每個層次都面對不同問題，所以短時間內不要對石墨烯電池應用在電動汽車上抱有太大希望。
當前石墨烯重要是作為導電增強劑添加在電池的正負極材料上，以改善導電性，增強電池的充放電倍率。歐陽明高預計，石墨烯電池可能會首先在消費類電池中應用，比如手機電池、紐扣電池等等。但在以純電動轎車主導的動力鋰電池上，未來仍以三元鋰電池為主。
要以實現城市大客車動力系統一體化平臺為目標，加強深化產業發展，提高科研技術能力，從而保證新能源汽車發展項目的安全、平穩、增速發展。
我國從十五科技部電動汽車重點專項開始，推動我國電動汽車動力鋰電池的研發，當時重要是鎳氫電池和錳酸鋰電池。十一五時，重要是磷酸鐵鋰電池。到十二五，我國的重點研發轉向三元鋰電池，2015年我國三元鋰電池的比能量預計會達到180瓦時每公斤。到2020年預計超過200瓦時每公斤，比現在提高一倍。
據國外趨勢，我國2020年的基本的發展目標是，高比能量電池達到300瓦時每公斤，壽命1500次，成本8毛錢。歐陽明高強調，在邁向高比能量鋰電池的過程中，機遇挑戰并存，安全問題將變得更加突出。能量比越高，挑戰越大。我國必須進一步重視安全性，在安全性、耐久性、動力性三個問題中，最核心的是安全性問題。
動力鋰電池安全性的問題概括稱為動力鋰電池熱失控，電池受熱到一定溫度后不可控，溫度直線上升，超過500度、1000度，然后發生燃燒爆炸。溫度會觸發電池里的副反應，這些副反應會放熱，導致熱失控，。此外，電觸發也會引起該問題。外部短路、內部短路、過充都會導致產熱，然后出現熱失控。還有一個原因是碰撞，車輛碰撞擠壓之后，電池就像被針刺了相同，發生短路，然后再產熱，熱再引起熱失控。
歐陽明高建議，我國國內應學習研究TSLA電池的安全設計。應該來講，TSLA用的是不安全的電池，從單體電池角度是不安全的。但是，一個單體不安全的電池做到系統安全，是因為TSLA的電池用了7000多只18650的三元電池，鎳鈷鋰，單體不安全的電池組合起來就安全了。這是TSLA安全設計的專利。這些專利大家可以仔細分析一下，因為現在TSLA專利都是公開的。
從2014年開始，我國政府出臺了一系列優惠政策，我國新能源汽車產業進入了高速發展時期，電池投資高速上升，電池產業實現了增速發展，但依然出現了供不應求的情況。歐陽明高特別指出，電池產業的發展不是簡單的投資問題，在研發方面的投入比重更為重要。關于電動汽車的動力系統，無論是增程插電式混合動力系統、純電動力系統，還是燃料動力電池動力系統，都要綜合考量和分析各個系統的核心技術以及優劣勢，進行穩步增質、增量的發展。因此，我國動力鋰電池的發展，應當保持合理的發展速度。
動力鋰電池產業缺乏協同創新機制
國聯汽車動力鋰電池研究院院長盧世剛：目前在電動汽車里邊用的動力鋰電池重要包括鎳氫電池、鋰電池和燃料動力電池三類化學體系，鎳氫電池目前已經很成熟了，在普瑞斯混合動力里面已經廣泛使用，當然普瑞斯銷售已經達到了七百多萬輛，現在我們說的鋰電池，按照分類有磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，后邊兩個我們叫做三元體系。所以從這個表里可以看到，目前大概鋰電池從磷酸鐵鋰已經朝三元的方向轉變，單體能量可以達到180?？梢钥吹竭@個三元材料的電池應該說還有一定的發展空間，極限密度可以達到250甚至是260，這是目前應該說在產業界，大家努力的一個方向。
首先看我們國家的發展現狀。我們的判斷第一個是基本掌握了車用動力鋰電池的關鍵技術，我們國家動力鋰電池的開發，和整車基本同步，十五期間開展了鎳氫電池，、錳酸鋰氧化物鋰電池、燃料動力電池的研發，十一五期間加大了磷酸鐵鋰電池研發和產業化，十二五期間推進三元材料電池的研發和產業化。目前是處于這樣一個階段。
從技術上來講，我們國家開發了鎳氫電池，鋰離子燃料動力電池，關鍵技術指標達到了國外同類產品的一個先進水平，目前我們鋰電池可以做到系統的比能量800-1000瓦時，比功率可以做到500-100瓦時，循環壽命也能做到突破一千次，使用壽命大概是可以達到五年，成本大概是說可以低于每瓦時三塊錢。
從發展趨勢上來看，我們全世界的情況來看，第一個是鋰電池已經成為動力鋰電池的重要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美國、歐洲、韓國商業化的電池重要是采用燃料動力電池。目前混動這一塊也是在推動力鋰電池的應用。韓國、日本、我國在全球鋰電池占主導地位，排序是韓國第一、日本第二，我國第三。
我國政府大力支持新一代動力鋰電池的研發，2012年日本實行蓄電戰略，提出2020年蓄電池市場要占到世界份額的50%，就是重新奪回世界第一的位置。根據2013年NEDO公布的技術路線圖，他的技術路線在2020之前大概還是以先進的鋰電池為主，達到實用化，系統的比能量達到250瓦每公斤成本達到1.5元以下，2030年叫做革新電池，能量達到500瓦每公斤，成本達到八毛錢以下。
按照我們國家的規劃，2020年我們國家的電池比能量達到300瓦時每公斤，大概是六年的時間，所以我們認為國家應該設立新一代動力鋰電池創新專項集中研發和投入，突破新一代鋰電池和新電池，2020年電池系統比能量達到250Wh/kg、成本下降至1.0元/Wh；新體系電池比能量達到400Wh/kg以上。
加強工程能力創新的建設，。一是建設新一代動力鋰電池新材料和關鍵技術的工程化研究能力，銜接基礎研究、工程開發和產品開發；二是建設動力鋰電池產品設計驗證能力，把電動汽車技術要求轉化為對動力鋰電池、電池系統的設計要求。
加快推進產業協同創新，政府牽頭，行業組織，聯合汽車公司、電池公司，一是共同制定動力鋰電池技術路線圖，明確階段性目標和任務，指導我國動力鋰電池產業發展；我們認為這一條很重要，應該說這個任務也很緊迫，應該統一大家的認識。二是共同制定動力鋰電池通用技術規范，明確電池產品的設計、制造、儲運、回收要求，促進我國動力鋰電池產業加快發展。
裝備落后掣肘我國電池發展
博世(我國)投資有限公司執行副總裁徐大全：談電池加電機取代發動及現在的角度來說比能量還是不夠的。比如說現在所說的每公斤兩百瓦時，汽油我們簡單換算一下考慮所有的熱消耗，可能每公斤是將近兩千瓦時，中間相差十倍，成本上每瓦時大概是現在兩到三塊錢，簡單的來說要四十度電的車要八到十二萬人民幣，還是沒法和汽油機和柴油機來比較。
在我國，鋰電池的一次材料，第二次加工制造的整個的裝備，從這個角度來說，我們還是落后于國外的這幾大領先的日系的、韓系的公司，所以這個方面有很多要努力的地方，博世公司作為供應商之一也希望進入這一點。
規范是一個基本的門檻，關于動力鋰電池領域的大部分公司影響并不大，產量和產品性能基本都可以達到，可能有一些公司要新增一些檢測設備來保證產品的性能，例如XRAY檢測設備、涂布測厚儀等。
關于一些檢測設備，國家還沒有強制要求，只是會有一個白名單。值得注意的是，下游客戶在這方面的要求開始提升，這會讓國內電池公司加大一些檢測設備的應用，以更好實現電池的性能。
電池管理技術的重要性
北京理工大學副校長孫逢春：動力鋰電池核心技術仍待突破，電池管理系統的重要性。另外是電池的應用問題這二十多年我們也有體會，電池有沒有管理，從最早北京的103無軌電池，從沒有管理三個月一組電池換掉，到現在已經是48個月了，所以電池的管理我認為對電池的應用也是非常重要。
220V的電池到零下25度的時候，充滿后放電大概能放40%左右，充電只能充40%左右，放電還好一點，這個上邊是充電的我們小電流充電220只能充到118，放電還好一點，低溫充電是一個比較大的問題，怎么樣在電池里邊把電池系統，把充電問題的溫度控制做好，這是非常非常重要的。
電池標準的不統一，不利于發展
天津力神電池股份有限公司總裁秦興才：電池標準的問題，這個標準是什么，現在有用軟包裝的，軟包裝的各種尺寸，有用大方形的，也是各種尺寸，也有圓柱形的，各種型號?，F在公司上來的生產線，投資規模、程度不高。不能滿足投資廠的要求，投資不太大，可能型號沒有確定，過兩天汽車廠不選擇這個型號了，可能就沒法生產了。
現在咱們國家建議用百人會可以提出來體制可以不相同，我們可以有各種材料的，但是我們的型號，像以前，我五號電池，一號電池幾號電池相同我定幾個尺寸范圍和標準，這樣的話推薦給車廠去選擇，也推薦給電池廠，你搞產業化按照這個來搞，防止現在的自動化程度越高，將來的汽車廠不選擇這個型號了，可能損失更大。
動力鋰電池應協同上下游公司共同發展
合肥國軒集團董事長李縝：市場空間是無限的，國際能源署預測2020年的時候，我們全球汽車銷售量當年達到720萬輛，我們銷售達到2萬億人民幣，電池達到六千億人民幣的規模，大家了解我們電池公司去年下半年開始，整個市場空間，銷售狀況非常好，應該改變低成本，低品質，低價值，低價格的惡性循環和低端制造，我們應該適應新常態，高技術，高品質，高效益的發展，從我們電池不能搭載世界一流公司，美國和世界的市場，逐步走向，變成可能。
協同是非常重要的，我們始終和我們上下游公司進行緊密的合作，包括和我們的設備制造公司進行了長達八到十年的努力，使我們我國的自主創新的設備能夠生產我們的電池，能夠給我們的汽車裝上好的電池。我們也和我們的貝特瑞等材料公司進行合作，也是我們自己生產的產品，和我們制造的電池能夠使我國的電動汽車走向國際市場。
國軒在發展過程中起步比較早，關于有政府的支持，2009年的時候，在合肥市成立了，所以我們和我們的整車廠進行聯合起來，2009年我們和安凱進行一起合作，我國也是世界的首條純電動的商業化運行的電動公交線30輛。從2010年一月23號正式投放市場到今天的一月23號整整五年時間，五年的結果我們會把這些數據和大家分享，應該說這些，用我們的設備，我們的材料，我們的技術生產我們的汽車，能夠穩定的運營了五年時間，在我國，在世界，也是比較前衛的，這是我們和整車廠合作的結果，當然國軒不僅和江淮、安凱等等進行合作，我們和北汽、上汽，東風等等進行一系列的合作。我覺得我們電池制造公司必須僅僅和我們汽車公司進行合作共贏，我們的汽車公司應該支持我們電池公司，不斷的創新，不斷的自主創新，不斷的用我們自己的能力和水平，能夠把我們的產品貢獻出來，裝載我們的芯走向國際市場，這是我們的根本。
動力鋰電池的技術路線應由市場決定
天能集團董事長張天任：讓市場來決定，就是說讓消費者來決定，現在不要因為去談哪一個電池就好，哪一個電池就不好，因為我們我國畢竟是地大物博，人口眾多，有各種各樣的消費層。
現在我國的電動汽車的發展，他這個電池的技術路線，我們主張和提倡在不斷的創新，不斷的進步的過程中，比如說我們講鉛酸電池，鉛電池不像以前的鉛電池，原來的鉛電池的比能量是20以下的，現在已經是35，40，最高的超級電池的比能量到了每公斤要達到70-80瓦時左右，而且他的使用壽命，原來在循環次數350次左右，現在最好的鉛電池的百分之七十的DOD的放電的情況下，像美國這樣的達到四千多次，超過了鎳氫電池，而且是某種意義上達到了我們鋰電池這么一個水平。所以說我認為鉛電池在我們我國特別是在低速這樣的交通方式的應用中，尤為合適。
問題在于技術比較成熟，價格比較低廉，安全性非常好，還是可回收再利用，他的國際上的回收再利用，美國達到了98.5%，我們我國目前也可以達到90%左右，所以說任何產業，我認為是只有可循環和再利用，再發展這樣一個產業才是可持續的，所以我的觀點是說動力鋰電池的技術路線，不要局限于一種電池，我認為鉛電池有鉛電池的很大的優點。
鋰電池，他肯定是一個發展的方向，我們記得在十年前我們開始想做鋰電池的時候，那個時候鋰電池的壽命、價格、安全性都有問題，現在這兩年看來我們的成本，剛剛專家都講到了，我們的性價比，我們已經達到了兩到三塊錢左右，就是鉛酸電池的兩到三倍了，這是價格大幅度的下降，而且安全性也有大幅度的提高，而且完全符合我們今后中高速的電動汽車的發展，所以這是一個問題，這是我想講的一個觀點，就是說電動汽車的動力鋰電池的技術路線應該由市場決定。
LG電池安全性能為主的研發生產
LG化學高級副總裁兼汽車電池開發中心主任金秀鈴：LG化學非常重視安全，所以我們的技術首先是電芯的原材料和設計都是自己做的。針對SRS分離膜將在后面詳細說明，對電池的設計最重要的是陰極材料和陽極材料之間的能量比和陰極和陽極之間的電阻比。針對電子保護方面的話，重要是傳感精度和保護水平，保護分級，然后是安全參數和運算法則，這幾個是比較重要的項目。
我們所說的SRS分離膜就是安全加強隔膜的簡寫，中間是我們普通的聚烯烴隔膜，這是陶瓷納米顆粒，就是我們所說的SRS隔膜。電池溫度上升的話首先會融掉的是隔膜，這樣容易讓陰極和陽極接觸，形成內部短路。有了陶瓷隔膜即使融掉了，但因為有陶瓷納米顆粒，所以不會讓陰極和陽極直接接觸。目前所有的純電動汽車用電池都是陶瓷隔膜，新增了安全性。我們還要強的是BMS的保護用途。越是高容量的電芯對這兩個的安全性要求就越高。首先BMS一般重要測量的是電芯的電壓、溫度和電流。
第二代電池針對第一代電池提高了很多測量精度。第二個就是BMS的保護級別，一般保護級別分為三級。首先是性能保證，第二級是保證安全但性能就要受影響，第三是安全性能可能會受影響?？紤]到BMS有損害的可能性，有些公司用的是新增了一個BMS，有的公司是新增了一個DR保護集成電路，越是高能量的電池越是要這樣的雙重保護。
下一代電池要求有一個合理的成本和最基本的安全性能，它還要達到一次充電可以行駛500公里以上，快速充電、冷卻系統等。想要滿足客戶這樣的要求，我們的電池所要做到的是能量密度是在80到100kWh，在30分鐘內即可充滿電，電芯的電阻要降低，而且有良好的儲存性能。下面是LG化學的電池比較。從我們客戶要求的電池芯來看，LG化學鎳磷酸鐵鋁的體積要達到400升，重量要達到800公斤才能滿足。最近的第二代電池體積要200升，重量要達到400公斤才能滿足這樣的客戶需求。但是，目前我們的客戶提出第二代電池也是體積和重量都有一點大了，所以LG化學正在研發新的電池，我們希望它的標準是每升600瓦時。在LG化學開發一個高能量電池就會使用一個高能量的化學材料。想要再次強調的是安全性能非常重要，所以我們不僅是在電芯方面提高安全，同時也要加強BMS和電池包整個的設計，都要確保安全性。
三元電池引發的三元熱議
在我國電動汽車百人會上，工業和信息化部裝備司司長張相木的一句話引起了很大的爭議。他是這么說的：工信部將組織開展對三元鋰電池的風險評估，在評估完成前，暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。
如今工信部近日明確表示，出于對動力鋰電池安全問題的考慮，將暫停三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄。這一決定在新能源汽車以及電池行業引起了激烈討論，并且多數都是為三元材料打抱不平。三元電池的或好或壞，暫時無法預估，時間是最好的驗證方法。
金龍汽車集團股份有限公司黨委書記、董事長廉小強：關于電動大巴禁用三元鋰電池的消息，廉小強表示，三元鋰電池穩定性確實不如磷酸鋰電池，但是電池的安全性不能僅僅通過電池材料來判斷。電池的安全性是由包括封裝的系統在內的控制系統、生產管控的嚴密性等共同決定，應該更多得關注生產工藝均衡的保障。
五洲龍董事長張景新：動力鋰電池的產量不足和系統性安全成為今年以來困擾新能源汽車行業的兩大難題。
首先是貨源緊張、產量不足，公司今年積壓了大量訂單因為拿不到電池而無法順利交付；其次是鐵鋰電池的低溫性能問題還沒有得到解決，低溫問題本來可以用超級電容來解決，超級電容低溫性能很好，但要拿到政策補貼，就要保證純電動客車的續航里程，所以注定了超級電容不能代替鐵鋰電池。在電動大巴領域，鐵鋰電池仍是目前的主流，但高低溫沒有解決；三元電池低溫性能好，能量密度也更高，但目前還不是重要方向。
目前有使用三元電池的趨勢，但涉及到安全問題，要實現大規模推廣并不容易。五洲龍用波士頓的三元電池裝了一臺樣車，試運行效果還不錯，但五洲龍短時間內還不會用三元電池?，F在三元電池成組后能達到205wh/kg，LFP只有100wh/kg。隨著BMS及管理測試手段的成熟，三元電池應用的條件也趨向成熟。
我國汽車工業協會副秘書長許艷華：三元材料電池在國內剛剛起步，用于電動客車的安全性開發和驗證都不夠，相關測試標準不健全，有潛在風險。
但反對者表示，磷酸鐵鋰電池并不是絕對安全，以前也有起火的案例。微宏動力市場和戰略總監宋寒表示：很多電池公司都不認可政府統一劃定電池的技術路線。從安全角度衡量，三元鋰電池不一定就不安全，磷酸鐵鋰電池不一定就安全。
鋰電池專家、俄羅斯圣彼得堡大學資深研究員王慶生：材料、工藝、結構、體系缺一不可，不是那個材料決定的電池性能，電池產業是發展的，材料何時都有利和弊。
在安全性方面再謹慎一點也不為過，安全無小事。蘇州宇量董事長毛煥宇博士建議采取國際上通行的Fail-Safe(失效-安全)措施，即萬一電池發生燃燒或爆炸(Fail)，也能確保乘客的安全(Safe)。他認為，只要確保電池質量，強化安全措施，無論是磷酸鐵鋰還是三元材料電池都不會對乘客人身安全造成威脅。因此沒有必要限制哪種材料的電池在商用車上的使用。
海銀通新能源有限公司CEO薛嘉漁：假如我國鋰動車廠商生產出來的動力鋰電池品質不如國際廠商或一致性不夠好，我國電動汽車廠商是不可能對國內產品網開一面而降低質量標準來采購低品質的國內鋰電池產品的。同理，我國鋰電池廠商假如還像以前相同一味生產低能量密度的磷酸鐵鋰電池，其結果一定是被其它國家的三元鋰電產品擠到低端市場。所以，動力鋰電池產品的一致性及其能量密度是今后我國鋰動車產品成敗的關鍵。我們必須大力鼓勵我國動力鋰電池生產商使用三元材料。
