大家好,非常高兴应邀参加这个会,我不是电池专家,应该说我用了30多年的电池。我想未来动力电池在新能源汽车中的应用谈一些个人的看法,因为自己不是电池专家,所以有不对的地方,第一请大家批评指正,第二,请大家包含。

主要分三个方面:

一、新能源汽车发展的简史


第一个讲一讲新能源汽车发展的简史。新能源汽车从电动汽车而来,从1881年世界上第一辆电动汽车诞生到现在经历了三起一落。我们开展这个方面的工作是第四次,我们接过了电动汽车的开发。

起源应该说有各种说法,最主要的从科技界来讲,应该是1992年,钱学森院士建言党和国家领导人发展电动汽车。正好在“八五”期间,我国兵分两路研究开发电动汽车技术。第一路是国防科工委,中国远望集团牵头,北理工、长安胜利汽车等单位组成。第二路就是国家发改委,当时是中汽总公司牵头,清华、东风汽车等攻关单位成组。

当时,我个人的理解,发改委方向应该是小功率电动民用车辆。国防科工委当时是中美军转民重大合作项目,就是中国国防科工委和美国国防部,当时是电动大客车,兼容军用车辆,中方是牵头单位远望集团,所以我们的第一辆车叫远望号,技术以北理工为主,国防科大、西工大、北京公交、胜利客车、淝河安凯客车、中汽中心(检测)等单位参加,美国是诺思罗普·格鲁曼公司牵头、西屋、休斯等防务公司参加。我当时参加了国防口的项目。

 “八五”期间做了以后“九五”期间,我们国家电动汽车技术走出实验室开始试验运行,在汕头以及南澳岛建立了我们国家试验示范运行区,北理工和北京公交联合开发的京华电动大客车参与北京2001年8月世界大学生运动会期间绿色车队载客,东风做的纯电动轿车概念车、中科院大连化物所和东风汽车做的燃料电池中巴概念车。

我国从2001年一直到现在都在做电动汽车相关事情,2001年到2005年、2006年-2010年是两个“863计划重大专项”,2011年到2025年这三个五年计划是重点研发专项,这里面第一任组长是万钢主席,后面第二任是欧阳明高院士作为组长,我在专家组也是五个5年计划,作为纯电动技术的责任专家参加专家组。

我们做的事情,简单来说,中国定义了新能源汽车的三大技术体系:第一个车辆,第二充换电基础设施。第三当时叫远程安全监控与故障诊断。而后,国家部署了四大重点示范工程,首先是奥运会,在18平方公里的奥运公园,叫公交零排放,绿色奥运电动客车的工作。之后紧接着就是上海世博会,以及广州亚运会,还有北京的APEC峰会,我们完成了从试验运行到示范运行。奥运会和世博会的巨大成功,应该说坚定了我们的信心,拉开了新能源汽车推广应用的序幕。我们加产业推广力度,构建生态、走向世界,引领创新。基本上每两年一个国家的重点推广应用工程,十城千辆、公共领域产业创新、推广应用、补贴落地、科技冬奥,基本上完成了从技术到产品的超越。

这是今天早晨新能源汽车国家安全监测与管理平台的数据,到今天早上为止将近2100万辆,累计跑了将近8500亿公里,累计综合节能碳减排2.66亿吨等。

应该说新能源汽车已经成为中国交通领域“中国制造”的新名片,主要标志是几个方面:第一个整车产销和出口全球第一。第二电池/电机产销全球第一。自主品牌国际知名度迅速崛起。第四个是车联网国家平台全球规模最大,第五充换电基础设施全球第一,最可贵的是新能源汽车技术整体达到国际先进,部分领域我们达到国际领先水平。

比如在2023年全球乘用车销量前十的企业中,以比亚迪为代表的中企占6席,动力电池全球新十的企业中,以宁德时代为代表的占了6席。而且占比达到63.5%。说明我们在新能源汽车、新能源电池,这两个领域里面的国际层面上已经有了非常知名的企业。

另外一个我们技术水平在国际先进和领先的,比如说我们现在车整备质量越做越大,百公里的电耗有所下降到。另外,续航里程方面,新车已经明显大于500公里的占比非常之高。另外,动力电池在产业领域领跑地位。

二、我们国家新能源汽车的发展


这是刚刚简要回顾一下我们国家新能源汽车的发展,下面我讲下动力电池关键挑战,我指的是在应用领域,我们现在从车的角度来讲。我们要求高比能量,高比功率,全气侯、快充,高安全,一直是我们国家电动汽车发展的生命线,另外长寿命、低成本,当然还有其他的,我认为目前比较重要的是这几个方面。从活性和稳定性,长寿命、高安全、低成本更多是稳定性,还有活性。活性和稳定性同时要达到是有矛盾的,我们要兼顾。光从材料创新就不够了,我们国家应该说动力电池及系统,从材料创新到结构创新,以及到我们的运维协同创新,组建了这么一个体系,我们国家才能在动力电池系统领域处于国际领先水平。

当然了,要提高能量密度,目前来讲,应该说我们现在的能量密度基本上可用,未来更高的可能对航空、船舶等等,在提高能量密度方面,也是我们电池行业一个永恒的追求。当然,动力电池对我们汽车来讲,如果能保障安全的前提下,能量密度越高越好,续航里程越高越好,这是从能量密度的角度来讲,材料体系的发展有它自己的规律。

另外一个,目前磷酸铁锂和三元电池十年之争,我们看看它的发展,2015年当时磷酸铁锂占了将近70%的份额,而后继续下降,到2019年是一个拐点,随后磷酸铁锂电池现在装车的比例上升。这就说明什么呢?因为磷酸铁锂相对来讲还是安全性好一点,所以在这个情况下,成本也比较低。应该说,低成本、高安全是新一代电池技术真正商业化应用的前提。原来大家认为磷酸铁锂在轿车上很难应用,现在已经不一样了。

我们也需要平衡能量密度,倍率性能和循环寿命之间的关系。所以我认为材料创新这个领域也有很重要的部分要做。另外一个就是低温性能与高温安全性,高温稳定性和安全性。我们在这一部分做了一些尝试,发现单纯的材料创新难以同时满足低温性能和高温稳定性。低温好用的低温电池,高温就有问题。高温性能比较好的,在零下20度基本上动不了,零下20度是一个非常明显的界限。当然,华北以南,比较密集一个是因为发达,像东北、西北主要还是气侯有关,尤其是冬天,这也是用户目前比较关心的一个问题。怎么样从材料上下工夫,同时我们下面还得要从结果上下功夫。

刚才谈到固态电池,目前来讲产业化还是任重道远。固态电池有望实现高安全性和高能量密度,应该是当今的热点,固态电池的技术路线各有优劣,体系复合是未来的发展方向。目前从硫化物、聚合物到氧化物三条技术路线,应该说都在同步的发展,从材料、设备、工艺、系统还不太成熟。固态电池也有不安全的因素。

另外电池就是超充,补能的焦虑和超充基础设施的不足,超充也是对电池非常大的考验。传统意义上来讲,快速充电或者超快速充电没有不对电池产生伤害的,应该是这个方面我们必须要认真的研究。现在超充也非常时髦,广州超充之都,深圳超充之城,海南超充之岛,这些口号都喊出来了。超充能力与能量密度的矛盾,高比能动力电池或者长寿命超快充也是有矛盾的。充电的速率也是有瓶颈的,这里面因为大家都是电池专家,对电池的损伤我不再多说了。

 

三、几点关键技术未来的发展


最后,我谈几点关键技术未来的发展:

一是低成本电池技术。电池大规模应用成为第一动力,磷酸铁锂市场份额预计会继续攀升。另外,提高能量密度,提升低温性能,是我们国内或进军世界的一个发展的方向。从材料体系、工艺优化到结构创新,我们要全方位的去开展。

二是电池低温技术。低温快速加热启动,我们在冬奥会,在零下40度的环境下我们已经做到了,应该说每分钟10度,然后快速提升到常温以后进行工作,对它的续航里程,对寿命目前还未发现有太大的影响,对续航快速加热要消耗掉5%左右的能量。

三是高安全耐热的电池技术。耐高温电解液+电极界面钝化能够提高电池安全性,高温稳定性和寿命。速热高温运行,通过升温满足充放电功率需求,简化热管理系统。现在保温隔热技术已经做的非常好。

四是关于固态电池,现在固态电池说法很多,我所知道的听到的有半固态、准固态、固液混合、胶体、凝聚态等等,我个人认为都是加了液态的电解液,怎么样少量的电解液,我一直觉得我们应该在定义上弄清楚,否则会给引导,会给行业,会给投资人产生一些误会,我个人比较倾向于把定义弄清楚。

这些关键技术,大家都在研究,包括企业,以及研究科研院所都在研究,也有做的不错的。包括我们研究院做的也在跟宁德时代或者比亚迪合作,应该说从材料到结构也进行了一些创新的尝试。

关于全固态电池技术,应该说有机、无机、复合固态电解质取长补短,刚柔并济、提升综合性能。同时,高安全柔性的全固态金属锂电池也会是一个非常有前景的发展方向。

五是高比能长寿命超充电池技术。我们在深圳汽车研究院首创了超充策略,打破高温式电池工作禁区的传统认知,我们把电池先提高到比如说60度,然后再进行充电,这样就能够从材料、结构、运维等多方面协同实现高比能、长寿命的电池。我们现在实验已经做到了2000次,应该说也取得了比较好的效果,用快速加热技术。这种应该说用协同创新、材料、结构、以及运维协同创新的技术,我们现在也开始在相关企业合作,开展我们下一步产业化的导入工作。

我简要的向各位汇报这些,以上汇报的内容仅代表个人或我们团队的观点,谢谢大家!