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动力电池产业发展态势分析

2018-02-02 18:07:15来源:新能源汽车网作者:综合报道 我要评论(
 
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国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家  肖成伟  


     春节来临之际,新能源动力电池领域迎来盛会。2月2日,“2018中国新能源动力电池暨储能产业大会”新闻发布会在北京举行。


  “2018中国新能源动力电池暨储能产业大会”以“把握趋势·携手共建”为主题,并定于4月在江苏泰州举行,大会由工业和信息化部赛迪研究院与泰州市人民政府联合主办,北京赛迪出版传媒有限公司、泰州海陵区人民政府、新能源汽车报承办,中国软件评测、赛迪智库、赛迪顾问联合协办。


  此次新闻发布会除了介绍即将召开的“2018中国新能源动力电池暨储能产业大会”筹备情况及亮点,还邀请有关行业专家对动力电池产业发展趋势进行展望。国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟,以“动力电池产业发展态势分析”为主题做了演讲,


  以下为演讲实录:


  动力电池无论是用在汽车里面还是储能里面都是关注的焦点,无论是产业规划还是技术规划里面,关于动力电池发展的现状和趋势,最主要的是针对汽车用的。


  下面,我从三个方面介绍一下,第一,动力电池发展背景。这针对新能源汽车的发展,无论是国内还是国外。国际上来看混合动力汽车已经实现了产业化,而插电式纯电动处于推广阶段,燃料电池处于示范阶段,2020年插电式和纯电动快速发展,2030年燃料电池会有大幅度增长。国际能源属的纯电动车倡议组织对新能源汽车发展有一个比较乐观的估计,到2030年的时候,新能源汽车占整个汽车销售量在30%左右的市场份额。


  国内的发展相对来说更快一些,目前,中国的节能新能源汽车已经形成了比较完善的研发体系和产业体系,研制一系列产品,这些产品在市场上进行大规模销售,推广数量处于首位,整个在市场上份额全球来看已经超过了50%中国新能源汽车的销售。


  对未来的发展趋势,国内做了很好的规划,在2017年发布的汽车产业中长期发展规划到2020年新能源汽车产销达到200万辆,2025年新能源汽车产销量要占整个汽车产销量20%以上,还有节能和新能源汽车国家规划,到2020年新能源汽车总的保有量要达到500万辆,从现在发展趋势来看问题不会很大。刚才乌总也介绍了2018年中国新能源汽车产销预计超过100万辆,从发展趋势来看500万辆的保有量,达成的机率还是比较高的。


  在这样的背景下,国内和国外对动力电池,这样关键的部件和相关的一些研究的方向和研究的内容都进行了比较好的规划,这是国际上像一些主要的发达国家,尤其是汽车的强国,比如说日本、美国、德国、韩国等等这些国家都对新能源汽车用的动力电池做了比较详细的研发和研究的规划,里面会涉及到从材料到电池,系统集成,到标准体系,还有新体系电池和下一代电池的内容,都进行了一些研发内容的布局。


  中国这一块最主要是有四个相关的国家级的规划会涉及到动力电池内容,一个是节能和新能源汽车规划,一个是十三五汽车重点研发专项规划,还有中国制造2025,还有汽车产业中长期发展规划。在这里面最主要涉及到三个比较大的方向,一个是通过技术的提升,实现高品能电池产业化,这个指标单体电池设置在300瓦时每公斤,还有新体系电池,能量密度目标在500瓦时每公斤,按照这三个主要的方向进行了指标的设计。


  这是在去年发布的,节能与新能源汽车技术路线图里面的动力电池的分路线图的相关的内容,分成两个大的方向,一个是纯电动车用的能量电池,一个插电式混合的能量兼顾电池。


  2020年的参数,这些参数我一直讲是一个目标,不是一个指标。需要企业去努力要达成的要求,而不是说必须达成的,指了一个方向需要大家努力,试一试,能够达成最好,达不成也对技术会有比较好的提升。2020年单体希望能够做到350瓦时每公斤,系统是260瓦时每公斤,我个人觉得这个难度还是非常大,2020年能够实现产业化是300瓦时每公斤和210瓦时系统能量密度是比较容易达成的。当然安全性、循环寿命,成本也要达到车厂的要求。而插电式的混合动力用的能量公功率兼顾电池单体200瓦时,系统120瓦时每公斤,充电希望做到4C,在15分钟充满电,安全和寿命也能够达到车厂要求。里面设置的目标在2020年的时候达成的可能性还是非常大的。


  这是新能源汽车重点研发专项,这个在网上有一些指南发布了,大家可以看一下,这涉及到六个方面的内容,一个新材料新体系电池,还有高品能锂离子电池,还有插电式混合动力的高能量兼顾型的,还有电池系统,下一代和新体系电池,这有一个测试评价。设置的目标按照300、400、500的指标来做的。


  第二,动力电池技术发展现状及趋势。电池的技术发展现状和趋势,大家对电池的要求很高,希望能够达到跟燃油车竞争的程度,希望能量密度,功率密度,安全性,循环寿命,日历寿命,快速充电,温度的使用范围,以及成本都能够达到大家的预期的目标,实际上完全达到是很难的,只能通过大家努力部分达到或者接近部分的达到,这样相应的要求。


  目前,锂离子电池还是产业化焦点,也是大家研发的热点,无论是从材料到电池到系统集成,它的安全性虽然现在大家觉得有一些问题,但是通过无论是材料还是单体电池,还是系统比较大的提升。当然能量密度、功率密度,以及寿命和成本,现在都是铅酸电池升级换代产品,没有任何问题的,能够实现对铅酸电池的替代。


  通过国家的三个五年计划的支持,动力电池的技术有了快速的提升,实际上整个的提升还是与国家整个战略导向密切相关,现在国家以纯电驱动作为主要的导向,从这个角度来看锂离子电池向高秉能方向做支持,企业从产业化角度主要向高品能方向努力,整个材料体系也慢慢做一些转变,现在就是三元材料产业化的一个重点,也是现在研发的重点。当然一些新体系的建设,比如说固态电池国家也做了一些布局,一些高校和科研机构做了大量的研究的工作,也取得了比较大的进展。


  国家的支持下,尤其是在国家补贴政策的推动下,动力电池的产业化进展的还是很快。这个补贴着重于从能量密度提的,从这个角度来看,磷酸铁锂提升比较快,现在大致150瓦时每公斤,达到这样指标可以拿到1.2%补贴额度,补贴数额比较多一些,通过这样方式提升了磷酸铁锂密度,2018年会提高,这个还会提的早,2018年磷酸铁锂能量密度会做到160瓦时每公斤甚至170瓦时每公斤,到2019年会达到180瓦时每公斤,这个前提电池容量要做大一些。


  对三元能量密度大致是在120-250左右,这么一个区间,120用在快充领域,用在快充式大巴车,可以做到4C,有的6C的充电,当然6C正极三元材料,负极还是钛酸铝材料匹配。在乘用车会做到230加减20,这个最主要用在乘用车领域。通过这样一个能量密度的提升,尤其是在补贴的推动下,对电池的整个技术还是有一个比较大的推动,当然对间接的也推动整车的技术进步。


  国外因为最主要是针对乘用车领域,采用的材料体系以三元为主,负极以石墨为主,中国负极也基本上以石墨为主,现在都是做产业化。在国外这一块比较典型的特斯拉用的18650电池,大概现在3.2或者3.4安时的一些电池,能量密度大概会在230-250瓦时每公斤,现在也做产业化21700的,这个产业化在260-270瓦时每公斤的水平,而配套大容量大于十安时,比如说LG,三星,ESC企业现在做的能量密度大概在110-180瓦时每公斤,用的用在插电式,有的纯电动,部分产品可以达到230瓦时每公斤,ESC推出第三代的锂离子电池就做到230瓦时每公斤的水平,用在车里。


  把国内国外的产业化,还有一些研发的动力电池的材料体系做这样一个匹配,上面都已经实现了产业化,磷酸铁锂和石墨配,无论低的做到120,高的做到160,下一步做到180,这个都实现了产业化,这可以用在大巴车或者储能领域,如果成本做的足够便宜,在乘用车领域也会用,现在北汽用的EC180或者150的,还有江淮的一些车里面,会用磷酸铁锂,如果成本做的低的话,通过补贴之后车的价格四五万块钱,这也可以在乘用车领域应用,总的趋势来看在乘用车领域还是三元为主。从三元角度来看,现在目前正极材料是523为主,负极是石墨,他做的电池低的可以做到180,高的可以220-230,这是能量密度,在大巴车里面有一些快充也可以用,高能量密度的用在乘用车领域。


  18650用在乘用车领域,国内也在做,高镍材料,一部分归谈材料也实现了应用,但是做的能量密度在230左右,最主要用在乘用车领域。


  隔膜以聚乙烯为主,进一步提高能量密度,薄性化的聚乙烯用的会很多,当然在聚乙烯对这个做改性,做一些表面的陶瓷涂层或者PUDF的有机涂层来提高安全性。蓝色的目前是开发的热点,无论是国内还是国外,正极用高镍材料,负极是硅碳,薄膜是薄厚性PE表面做一个陶瓷化改性或者有机改性。这做的电池能量密度要做到300瓦时每公斤,现在有的公司做了一款产品在60安时左右,能量密度304瓦时每公斤,目标在2020年实现规模化的应用。保证立神和国轩还有中航已经拿到国家科研项目支持,开发300瓦时每公斤的电池,在2020年实现规模化应用,目前来看进展还是比较顺利的。


  新型锂离子电池要做到400瓦时每公斤,最下面这一栏,物理所和北京大学承担国家的研发项目,来做这一类电池,正极采用负锂锰基共同体,他做的是400瓦时每公斤的电池的技术的开发。这一款电池目前来看,在2020年左右有可能做一些原理样机产品的开发,有可能也会做一个小的台架实验,实现规模化应用比较难一些。从中长期来看固态电池是研发的热点,要实现产业化固态电池还是相对来说更接近于现实一些,尤其是锂离子电池的固态化会更接近现实。


  第三,产业的现状和趋势。目前动力电池最主要集中在东亚区域,日本目前在全球来看技术还是领先的,中国这十多年来技术进展是巨大的,我想在有三五年时间中国做到全球第一位,包括技术我个人还是持乐观的态度。


  市场份额中国是全球第一位的,动力电池的数量现在超过200多家,也是全球最大的。从产业投资的角度来看,目前整个投资的热度还是非常的热,单位投资的强度呈现比较快速下降的趋势,每单元瓦时硬件投入,从目前来看中国大概三四毛钱一瓦时,进一步做整个产能提升,还会有比较大的下降。从硬件的投入来说一瓦时有可能做到一毛钱左右,这种可能性也是非常大的,目前来看国内的整个的投入还是高投入为主,原来三五亿投入,现在这个很小了,这样投入已经没有了,大家投入都是以三十亿,五十亿大的投入为主。从产业链的角度来看,中国是全球最为完善的产业链,现在已经形成了,包括产业工人,在长三角,珠三角,中原是比较聚集的地方。当然泰州有很多企业在那做产业化,也会形成一个比较小的区域优势。


  产业化的角度来看,刚才乌总也讲了2017年,预计在350亿瓦时的水平,2020年的需求会超过100亿瓦时,从发展的态势来看没有问题。产业整个规模很大,2017年预计达到了2000亿瓦时,但是在这里面优质产能现在还是不足的。从寿命和价格的趋势来看,寿命还是在补贴里面提出来的,对乘用车要达到八年12万公里,乘用车8年50万公里,乘用车这个相对来说还是比较高的,从系统的价格来看2020年的时候一块钱一瓦时是一大关,这是含税价格,还要达到整车厂前面提的寿命要求,只有达到这样水平,在没有补贴的情况下产业才能够比较健康的发展。


  这应该是宝马提的预测的价格下降趋势,真正从规模的角度来看,能够做到几百万辆的水平,它有可能真是达到铅酸的水平,这种可能性也是有的。


  最后,对动力电池的应用来说主要四大应用领域,A级车,也就是微型车以纯电动维持,B级车以插电为主,商用车以纯电动为主,如果用在大巴车的领域是以快充为主。40V的混合动力,微混合或者弱混合的市场,当然里面可以做中度的强度混合的包括在内,对动力电池来说最主要是这四大应用领域,我们在里面看的低速车,国家放个口子出来也是动力电池非常大的应用领域,每年也是百万辆的规模去做应用。


  目前,我们需要重视的几个问题,一个是技术方面,一个是产业层面。技术方面以安全为主,在能量密度功率密度安全循环成本之间要寻求平衡点。我们要采用自动化的装备来提高电池生产的一致性。我们要提高电池系统的设计开发和产业化的水平,无论我们用风冷还是液冷,我们在电池的安全性,在成本,在寿命等等要做一个比较好的提升。产业层面从国家的角度来看能够对电池行业做一个规范发展,来提升优质的产能,从产业链的角度做协同的发展,对企业来说一定要考虑有补贴和没有补贴的情况下对电池的技术路线和产业的路线提早做好规划和应对措施。


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