汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展是整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，對(duì)于新能源汽車(chē)的崛起，動(dòng)力電池的核心地位越來(lái)越突出。動(dòng)力電池的技術(shù)話題也爭(zhēng)論不斷，材料種類(lèi)、安全性、電池標(biāo)準(zhǔn)、壽命、價(jià)格成本等。至于未來(lái)動(dòng)力電池該何去何從，蓋世汽車(chē)整理出相關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和研究人員的觀點(diǎn)，掌握了解動(dòng)力電池的現(xiàn)在和將來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r。
好的動(dòng)力電池，用產(chǎn)品說(shuō)話
中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)董揚(yáng)：現(xiàn)在的短板是什么？是產(chǎn)品。產(chǎn)品中的短板是什么？是動(dòng)力電池。發(fā)展新能源汽車(chē)不能用追求電池的重量來(lái)?yè)Q取里程，電池成本要降低，過(guò)渡到無(wú)補(bǔ)貼，做好整車(chē)輕量化，不斷提高動(dòng)力電池水平。
第一不能用追求電池的重量來(lái)?yè)Q取里程；第二要降低電池成本，要過(guò)渡到無(wú)補(bǔ)貼；第三不但電池、電機(jī)系統(tǒng)要好，而且整個(gè)車(chē)的輕量化、風(fēng)阻力效能都要提高；第四，也是最關(guān)鍵的是要提高動(dòng)力電池的水平。
測(cè)試中心建設(shè)首先要有中試基地，沒(méi)有研究和裝備根本就上紙上談兵，這是電池研發(fā)的過(guò)程，這是測(cè)試中心的一些項(xiàng)目，實(shí)際上現(xiàn)在大家有的測(cè)試主要是法規(guī)性的測(cè)試，前面關(guān)于材料的分析特別是環(huán)境和安全的測(cè)試，現(xiàn)在我們的測(cè)試能力嚴(yán)重不足。
滿(mǎn)足不同需求，多種電池共同發(fā)展
科技部電動(dòng)汽車(chē)重大項(xiàng)目總體專(zhuān)家組組長(zhǎng)、全國(guó)政協(xié)常委歐陽(yáng)明高：不同車(chē)型采用不同的電池，例如乘用車(chē)看重續(xù)駛里程，主導(dǎo)采用高比能量的三元鋰離子電池。電池發(fā)展到2020年的目標(biāo)是單體電池300瓦時(shí)/公斤，系統(tǒng)到200瓦時(shí)/公斤，這是三元鋰離子電池能夠達(dá)到的水平。客車(chē)更看重安全性，可以采用比能量相對(duì)低一點(diǎn)，但穩(wěn)定性更高的磷酸鐵鋰電池。
對(duì)于目前概念火熱的石墨烯電池，歐陽(yáng)明高表示，關(guān)于石墨烯在電池中的應(yīng)用，基本上依據(jù)都是在刊物上發(fā)表的文章，沒(méi)有一個(gè)是拿出做實(shí)驗(yàn)的完整電池。電池材料應(yīng)用分幾個(gè)層面，僅在材料基礎(chǔ)研究階段，就要經(jīng)歷從材料到電極再到單體然后發(fā)展到體系等多個(gè)層次，每個(gè)層次都面臨不同問(wèn)題，所以短期內(nèi)不要對(duì)石墨烯電池應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)上抱有太大希望。
當(dāng)前石墨烯主要是作為導(dǎo)電增強(qiáng)劑添加在電池的正負(fù)極材料上，以改善導(dǎo)電性，增強(qiáng)電池的充放電倍率。歐陽(yáng)明高預(yù)計(jì)，石墨烯電池可能會(huì)首先在消費(fèi)類(lèi)電池中應(yīng)用，比如手機(jī)電池、紐扣電池等等。但在以純電動(dòng)轎車(chē)主導(dǎo)的動(dòng)力電池上，未來(lái)仍以三元鋰電池為主。
“要以實(shí)現(xiàn)城市大客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)一體化平臺(tái)為目標(biāo)，加強(qiáng)深化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高科研技術(shù)能力，從而保證新能源汽車(chē)發(fā)展項(xiàng)目的安全、平穩(wěn)、增速發(fā)展。”
中國(guó)從“十五”科技部電動(dòng)汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)開(kāi)始，推動(dòng)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的研發(fā)，當(dāng)時(shí)主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池。“十一五”時(shí)，主要是磷酸鐵鋰電池。到“十二五”，中國(guó)的重點(diǎn)研發(fā)轉(zhuǎn)向三元鋰離子電池，2015年中國(guó)三元鋰離子電池的比能量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到180瓦時(shí)每公斤。到2020年預(yù)計(jì)超過(guò)200瓦時(shí)每公斤，比現(xiàn)在提高一倍。
據(jù)國(guó)外趨勢(shì)，中國(guó)2020年的基本的發(fā)展目標(biāo)是，高比能量電池達(dá)到300瓦時(shí)每公斤，壽命1500次，成本8毛錢(qián)。歐陽(yáng)明高強(qiáng)調(diào)，在邁向高比能量鋰離子電池的過(guò)程中，機(jī)遇挑戰(zhàn)并存，安全問(wèn)題將變得更加突出。能量比越高，挑戰(zhàn)越大。“中國(guó)必須進(jìn)一步重視安全性，在安全性、耐久性、動(dòng)力性三個(gè)問(wèn)題中，最核心的是安全性問(wèn)題”。
動(dòng)力電池安全性的問(wèn)題概括稱(chēng)為動(dòng)力電池?zé)崾Э兀姵厥軣岬揭欢囟群蟛豢煽兀瑴囟戎本€上升，超過(guò)500度、1000度，然后發(fā)生燃燒爆炸。溫度會(huì)觸發(fā)電池里的副反應(yīng)，這些副反應(yīng)會(huì)放熱，導(dǎo)致熱失控，。此外，電觸發(fā)也會(huì)引起該問(wèn)題。外部短路、內(nèi)部短路、過(guò)充都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱，然后產(chǎn)生熱失控。還有一個(gè)原因是碰撞，車(chē)輛碰撞擠壓之后，電池就像被針刺了一樣，發(fā)生短路，然后再產(chǎn)熱，熱再引起熱失控。
歐陽(yáng)明高建議，中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)學(xué)習(xí)研究特斯拉電池的安全設(shè)計(jì)。“應(yīng)該來(lái)講，特斯拉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(gè)單體不安全的電池做到系統(tǒng)安全，是因?yàn)樘厮估碾姵赜昧?000多只18650的三元電池，鎳鈷鋰，單體不安全的電池組合起來(lái)就安全了。這是特斯拉安全設(shè)計(jì)的專(zhuān)利。這些專(zhuān)利大家可以仔細(xì)分析一下，因?yàn)楝F(xiàn)在特斯拉專(zhuān)利都是公開(kāi)的。”
從2014年開(kāi)始，我國(guó)政府出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，電池投資高速增長(zhǎng)，電池產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了增速發(fā)展，但依然出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。歐陽(yáng)明高特別指出，電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不是簡(jiǎn)單的投資問(wèn)題，在研發(fā)方面的投入比重更為重要。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，無(wú)論是增程插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)、純電動(dòng)力系統(tǒng)，還是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，都要綜合考量與分析各個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)以及優(yōu)劣勢(shì)，進(jìn)行穩(wěn)步增質(zhì)、增量的發(fā)展。因此，我國(guó)動(dòng)力電池的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)保持合理的發(fā)展速度。
動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)缺乏協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制
國(guó)聯(lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院院長(zhǎng)盧世剛：目前在電動(dòng)汽車(chē)?yán)镞呌玫膭?dòng)力電池主要包括鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池三類(lèi)化學(xué)體系，鎳氫電池目前已經(jīng)很成熟了，在普瑞斯混合動(dòng)力里面已經(jīng)廣泛使用，當(dāng)然普瑞斯銷(xiāo)售已經(jīng)達(dá)到了七百多萬(wàn)輛，現(xiàn)在我們說(shuō)的鋰離子電池，按照分類(lèi)有磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，后邊兩個(gè)我們叫做三元體系。所以從這個(gè)表里可以看到，目前大概鋰離子電池從磷酸鐵鋰已經(jīng)朝三元的方向轉(zhuǎn)變，單體能量可以達(dá)到180。可以看到這個(gè)三元材料的電池應(yīng)該說(shuō)還有一定的發(fā)展空間，極限密度可以達(dá)到250甚至是260，這是目前應(yīng)該說(shuō)在產(chǎn)業(yè)界，大家努力的一個(gè)方向。
首先看我們國(guó)家的發(fā)展現(xiàn)狀。我們的判斷第一個(gè)是基本掌握了車(chē)用動(dòng)力電池的關(guān)鍵技術(shù)，我們國(guó)家動(dòng)力電池的開(kāi)發(fā)，和整車(chē)基本同步，十五期間開(kāi)展了鎳氫電池，、錳酸鋰氧化物鋰離子電池、燃料電池的研發(fā)，“十一五”期間加大了磷酸鐵鋰電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，“十二五”期間推進(jìn)三元材料電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。目前是處于這樣一個(gè)階段。
從技術(shù)上來(lái)講，我們國(guó)家開(kāi)發(fā)了鎳氫電池，鋰離子燃料電池，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的一個(gè)先進(jìn)水平，目前我們鋰電池可以做到系統(tǒng)的比能量800-1000瓦時(shí)，比功率可以做到500-100瓦時(shí)，循環(huán)壽命也能做到突破一千次，使用壽命大概是可以達(dá)到五年，成本大概是說(shuō)可以低于每瓦時(shí)三塊錢(qián)。
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