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今天主要跟大家探讨电动汽车动力电池发展趋势与安全管理。2015年1到8月份,我国新能源汽车已经到12.35万辆,尤其是纯电动车增长得非常快。我们不能光看这个产业的规模,产业发展持续的动力还是技术,如果说纯电动车的技术,我想核心大家肯定共识就是电池技术,所以我今天想介绍一下电池技术相关的。
中国电动汽车电池技术的产业基础,应该说总体上还是不错的,我们从“十五”科技部电动汽车重点专项起步开始推动中国电动汽车动力电池的研发,当时主要是镍氢电池和锰酸锂电池;到“十一五”的时候,主要是磷酸铁锂电池,应该说磷酸铁锂电池的发展支撑了我们“十二五”电动汽车的发展;到“十二五”,我们重点的研发转向了三元锂离子电池,估计今年我们三元锂离子电池的比能量会达到180Wh/kg,现在我们正在起动“十三五”。“十三五”将会在此基础上进一步升级,我们估计在今后5到10年锂离子电池将会达到它的技术极限,我这里显示的是在中国目前的一些总体的产业情况和电池性能和成本的一些发展情况,我们预计它是在逐步的上升,这是系统比能量。预计到2020年会超过200Wh/kg,比现在估计要提高一倍。
跟国际相比,我们也存在很多问题,包括我们先进材料和机理方面的研究比较差,电池结构设计的技术还不太先进。另外制造的自动化程度也比较低,精工艺的开发能力也比较弱,还有一个电池系统涉及技术比较落后,因为以前大家都觉得电池系统没什么技术,就是把单体给组合起来就完了,现在才开始知道,电池系统也是很复杂的技术。由于这些问题,我们高端材料供给还不太足,一致性、良品率、安全性、可靠性、产品性能还不能完全满足市场的要求,企业创新能力总体还不强,优势产能不足,而且面临韩国等国外电池企业的挑战,这是当前我们电池面临的一些问题。
从全球看,电池技术尤其是锂离子电池技术还在不断进步,我们预计在今后5到10年,也就是到2025年,锂离子电池将会竭尽它的性能极限,到达大约350 Wh/kg-400 Wh/kg左右。我们下面会做研究来探讨这个极限究竟是多少,至少我们现在认为到达300Wh/kg-350 Wh/kg应该是没有问题的,这是单体。真正到系统,可能在250Wh/kg,也就是到2020年至少可以达到200Wh/kg左右,应该说比现在的大约提高一倍。这是美国能源部对锂离子电池发展现状和趋势的一个判断,我们也基本是认同这个判断的。当然,为了达到这个系统,单体材料层面当然就要达到80Wh/kg左右。日本应该说也是有类似的看法,在2020年,达到300 Wh/kg,这是他们的一个基本判断。这种电池将会采用硅碳复合的负极,高电压的电解质,以及富锂的固溶体或者高镍的三元材料,这个材料体系目前应该说从基础层面基本上是清楚的,关键是如何把它开发出来,也就是说我们现在其实300瓦时每公斤也可以做到,但是寿命非常短,尤其负极的硅这种材料充电的时候膨胀比非常大,容易迅速衰减,所以它现在提高寿命,如何来解决硅负极的相关问题,这是目前技术攻关的一个重点。
根据国外的趋势,中国2020年的一个基本的发展目标,高比能量电池目标也是要达到300Wh/kg,寿命1500次,成本0.8元,系统比能量大约210Wh/kg,这是按照单体的70%,比现在约提高一倍。如果用这样的电池,我们用相同重量也就是200kg的电池的话,我们现在的性价比比较好的电动车续驶里程可以到300公里以上。现在的纯电动车的成本,主要增加的是电池,如果能把电机这些驱动系统跟传统的内燃机相比的话,大约还可以节省出5000到1万块钱用于电池,也就是说我们现在比燃油车贵的部分主要是电池,当然电机比发动机要便宜一些,但是也便宜不了太多,可以匀出5000到1万块钱给电池,其余多的钱就是增加的。按照我们购置和使用综合考虑的话,在2020年之后,小型电动车,比如说城市代步用的200到250公里左右,应该可以跟燃油车竞争。这是我们电池的技术路线图。
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