什么是车用电池，车用电池发展现状及趋势

2018年六月二十七日，由青海省人民政府、工业和信息化部、科学技术部、我国电动汽车百人会主办的2018我国(青海)锂产业与动力锂电池国际高峰论坛在青海省西宁市召开。

本次会议由一个高峰论坛和三个主题峰会组成，在有关动力锂电池产业投资与运营创新主题峰会上，重要研讨了我国动力锂电池行业的发展现状和竞争格局，重要技术发展趋势及投资价值分析;动力锂电池行业市场规模、产量规模及投资分析;上下游产业链的投资协同：动力锂电池行业所处的政策环境分析;全球动力锂电池行业竞争态势;全球重要动力锂电池公司发展战略分析;商业模式创新打造电池金融生态;电池回收与梯次利用。

我国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟发表主题演讲，内容实录如下：

谢谢刘秘书长的介绍!很高兴受组委会的邀请来参加今天下午的论坛。上午在主题会谈里边或者说大会论坛里边，包括今天下午前面几位嘉宾介绍的相关动力锂电池的内容，从这个角度来看的话，我觉得无论是国内还是国外，对动力锂电池的研究和产业化给予了高度的重视，现在也形成了一个行业的热点。大家在里边也提出了很多技术方面的问题，包括产业方面的一些问题，包括商业方面的一些问题。

其实我个人认为，还是发展中的一些问题，我个人对这个行业的发展还是持一个非常乐观的态度。我下午演讲的题目就是我国车用电池发展现状及趋势。上午两位嘉宾也介绍了很多，有些内容会有些须的重复，我会比较快速的过一些，中间也会穿插一些自己的观点和认识。

对新能源汽车发展的角度来看，包括对动力锂电池需求的角度来看，我觉得大家应该从这么几个层面去看一下：

第一，发展的态势是没有问题的。对新能源汽车整个的需求量，包括保有量，从国家的规划里面已经做了很好的阐述，我觉得这些目标的实现是没有问题的。现在大家考虑最多的是，现在这样一个市场，包括它现在的一些需求，在国家一些补贴政策、其他相关扶持政策的情况下，出现出来这样一个行业的现状，没有相关的一些补贴的政策或者其他的一些扶持的政策，这样一个产业怎么去发展，我觉得大家要在这两个层面或者这两个维度去探讨一下，包括贺武副秘书长说的，比方在物流车细分的领域，有可能会有一个比较大的发展等等，从这两个维度来考虑这样一个问题。

在这种情况下，比如对新能源汽车技术的要求，包括对动力锂电池技术的要求，在有补贴和没有补贴的情况下，要我们做整车的、要我们做电池的做一个比较细致、比较深入的分析，这样的情况下对整个电动汽车的产业，包括动力锂电池这样一个产业它的发展才是非常有益的。

谈到这点，实际上在电动汽车发展的过程中，大家对标的都是常规燃油车的行业，要做这样一个产品的竞争。在这种情况下，对电池提了这样一些要求，一定要跟汽油车产品的技术指标去做竞争，或者说去做比较。比如说我们要在能量密度、在功率密度、安全性、循环寿命、自放电、日立寿命、快速充电包括使用环境、成本等等这些方面，希望这些电池都达到这样一些要求。而在实际的现实中其实是很难做到这一点的，但是现在大家通过自己的努力和通过国家的支持，向这样一些目标去靠近。

从我国来说，在以下几个国家层面跟电池的研究和产业化工作是相关的：第一，节能新能源汽车的规划;第二，新能源汽车重点研发专项;第三，我国制造2025;第四，我国汽车产业中长期发展规划。这里面从三个层面对动力锂电池的内容进行了一些规划：第一，2020年我们要做产业化的动力锂电池，其中以锂离子电池为重要的产品的取向，我们要做到300瓦时/公斤，这个我们是要给它做到产业化的，就是说要做到批量的配套。第二，我们要做到新型锂离子电池，它的能量密度我们要做到400瓦时/公斤，我们要给它做到演示验证的技术阶段。第三，我们要做到500瓦时/公斤的动力锂电池，这一类电池我们是要给它做到一个原理样机的阶段。实际上在规划是从三个层面进行的。同时我们对动力锂电池系统也进行了内容的规划和目标的设置，比如我们系统的能量密度在研究的项目里边或者在2020年我们要做一个批量应用、批量配套的这样一个方面，我们要做到200瓦时/公斤以上，我们提的有的目标或者说指标我们提到200、有的是210，包括前一段时间发改委公布的跟汽车相关的一些管理办法里边，动力锂电池系统的能量密度提到了200瓦时/公斤，我们也设计了一些比较高的追求的目标，我们提到了要做到260瓦时/公斤这样一个水平。

在节能与新能源汽车的技术发展路线图里边，里边有一个很重要的内容，就是车用动力锂电池技术发展路线图，是从我国2025直接派生出来的，里面分两类，一类是能量型的动力锂电池，一个是能量功率兼顾的动力锂电池，针对乘用车、插电式混合动力乘用车的领域。这里面2020年提到的目标，对乘用车，能量型的动力锂电池来说，提的目标是非常有竞争性的，单体提到350瓦时/公斤，系统我们希望能做到260瓦时/公斤，这是非常有竞争性的。当然从技术的角度来说要实现这样一些目标也是非常有压力的。

对插电式混合动力乘用车用的能量功率兼顾型的电池来说，实现的难度是非常大的，同时从新能源汽车重点研发专项里边设计的一个项目，也是提了这样一个技术指标，跟插电式混合动力乘用车用的能量功率兼顾型的基本上是一致的，所以从这个角度来说2020年实现的可能性是非常大的，是没有太大的技术障碍和技术问题的。

刚才谈到新能源汽车重点研发专项里边，对动力锂电池设计的内容是从六个方面来设计的，还是跟前面讲的三个大的层面是相匹配的：第一，新体系电池里，我们提了这样一个研究的项目。第二，高比能锂离子电池的项目。第三，高功率、长寿命的锂离子电池的项目。第四，动力锂电池系统。第五，高比能二次电池。第五，测试评估。这么六个方面研究的项目。它跟动力锂电池产业化技术的开发，和它的基础技术、基础研究的开发，这两方面是结合在一起的，就是说我开发的产品有一部分要实现产业化，实现批量的配套。再有，我作为技术的储备做下一代电池的动力研发。

下一方面，看一下动力锂电池发展现状和趋势。

其实现在整个动力锂电池发展的态势还是向着高比能的方向在发展，也就是前面讲的，无论我们是针对300瓦时/公斤动力锂电池、还是350瓦时/公斤的动力锂电池，向着这样的方向做技术的开发。在这种情况下，我们目前已经形成了高比能动力锂电池产业化的产品，他的这样一个技术路线，从这个表里边大家可以大致看出它的一个分布：

第一点，磷酸铁锂这一类动力锂电池，它的能量密度目前实现产业化批量供货的基本上做到150瓦时/公斤，包括上午CATL在它的介绍里边明年要做到160瓦时/公斤以上，它重要的应用领域还在大巴车上这样一个应用领域，它把能量密度提升的一个前提或者一个重要的因素还是把动力锂电池的容量做大，就是说我们要把它的安时数做到200或者300安时的水平。

第二类，三元材料的电池。这一类电池正极可以用523、622、811包括NCA的，负极我们可以采用石墨或者硅碳的这种材料，硅碳在里面重要是氧化亚硅为主的，我们做的这些电池可以用在方形里面，可以做方形的、可以做圆柱的、可以做软包的。正极材料523的基本上还是用在大容量电池里边，配套的负极还是石墨类的为主，它的能量密度大概做到230瓦时/公斤左右的水平，低一点做到210左右，高一点的做到230。

第三类，用高镍的材料，里面像622、811或者NCA，我们在这里边可以有一部分，比如NCA可以用的圆柱形的电池里边186、21700为主，它可以跟氧化亚硅这种负极材料做一个解决，它的能量密度我们大概可以做到250瓦时/公斤，它的安时数我们可以做到，比如186做到3安时以上、21700做到5安时左右的水平。

第四类，到2020年，我们通过现在开始的技术开发做一个系统的提升，在2020年我们做一个批量应用。第一个是磷酸铁锂这个方向，我们跟硅碳做一个匹配的话可以能量密度做到200瓦时/公斤，可以在大巴车领域应用，当然可以在里边做的充电倍率，比如大概要做到4C的水平，我们也可以去做一下。再有一类，我们做高镍的材料，前边提的像811、镍钴锂，我们跟硅碳做这样的匹配，我们要做到300瓦时/公斤的产品，这个在新能源汽车重点研发专项里边300瓦时/公斤采用的课题就是这样的技术路线，像CATL、力神、国轩、中航锂电这几家公司承担的项目，这个在2020年的时候从合同的内容来看，它的配套数量要达到1万辆乘用车的水平。

同时我们一些的锂离子技术开发也在进行，比如前面提到400瓦时/公斤，我们要做到装车验证的阶段，我们采用的技术路线，国家支持的应该是用富锂锰基跟硅碳做这样的匹配，做到400瓦时/公斤。再有一个，一些公司做自主研发的，像我们用的5V尖晶石的镍锰酸锂跟石墨匹配，我们也希望做到240或者250瓦时/公斤的水平，也去做这样的装车演示验证。再有一类，固态电池，我个人的观点，固态电池首先要实现锂离子电池的固态化，这条技术路线在2020年的时候有一些公司会实现这条技术路线的产品化，也会做一些装车的应用，这是在2020年的时候，通过一些技术的提升和技术的开发能够实现批量应用的产品或者技术。

再有一类，我们从长期来看做基础研究为主的，比如像锂硫或者锂空气，像采用金属锂的固态电池，比如我们做到500瓦时/公斤这样的一些技术的取向是做基础研究为主的，就是说我们做成一个技术的储备，大概是在比如要我们10年或者15年的时间甚至更长的时间才能实现技术的产品化。

后面是一些公司产业化产品的技术路线，这是CATL、比亚迪、国轩做方形电池产品的技术路线。这是孚能、万向、盟固利等等这些公司采用软包装封装技术路线它的产品规划。像比克和力神做的圆柱形电池的技术路线，比克是18650为主，力神是以21700为主，这是圆柱形电池的产品技术路线。

同时，在下面的六个方面，我个人总结的是在2017年比较亮点的一些技术进展或者有技术突破的这样一个领域：

第一，在正负极材料方面取得了新的进展和新的突破。正极材料最重要是高镍材料，像628、NCA已经实现了批量化的生产，并且一些比较大的正极材料的公司，它的整个产品的规划基本上是在2万吨以上的水平。负极材料是以硅碳和氧化亚硅作为重要的选择，目前实现批量化的首先是以氧化亚硅为主，后面硅碳的材料也会跟上产业化的节奏。同时高比能锂离子电池呈现快速发展的态势，目前批量化生产已经做到230+×20瓦时/公斤每公斤，能量密度会达到250左右，方形的或者软包的会在210到230之间。

快充性锂离子电池整个技术创新还是比较快的，一个是盟固利，还有一个是威宏的，这两个公司在快充类电池还是比较有代表性的，并且现在快充电池的能量密度在200瓦时/公斤在进展，包括它的充电倍率我们也希望做到4C，大概就是15分钟左右的时候至少要充到80%这样一个荷电状态。

再有一个，动力锂电池数字化厂和智能制造已经显现出这样的趋势。包括国家层面智能制造业支持了很多的电池公司包括材料公司来做智能化厂的建设。

同时，在安全的角度，电池系统的热失控和热扩散的控制技术取得了重大的进展。比如像华霆动力通过电池能量定向释放的技术，来对电池的安全性做了一个比较大的突破，电池在发生热扩散的情况下，电池系统的安全性可以得到保证。

再有一个领域，就是在动力锂电池梯次利用和资源回收的关注度现在得到了显著的提升，无论是电池的梯次利用还是资源的回收，现在都有很多的公司做技术的开发和产业化的工作。我想随着整个电动汽车应用数量的快速提升，电池梯次利用和资源回收它的产业化进展会呈现出一个快速发展的态势。

最后，给大家汇报一下电池标准和产业化的现状。目前，在我国动力锂电池整个标准体系日趋完善，会涉及到电池的电性能、安全性、循环寿命、互换性、回收利用等等这些方面。

在电池的标准方面，一个是电池电码编码标准，包括电池规格尺寸最近还是引起比较大的重视，电池的编码现在上通告的必须是要遵守这样一个编码的规则，电池的标准尺寸，目前来说从大的公司来说，现在这块做的还是比较好的，像CATL现在基本上以电池单体和模块做成一个标准化的形式在向汽车公司进行供货。

同时，电池的安全性国家的强标现在它的报批稿已经完成了，电池的厂设计规范它的报批稿也已经完成了，这两个我想对电池公司做产品开发和厂房建设的时候是有比较大的影响，建议在座的各位对这两个方面的内容进行一个关注。

在电池安全这块我着重强调一点，目前对电池安全的测试和重视，逐渐的从电池的单体和模块转向电池的系统，在新的国家强制性标准里面，维持一部分单体测试项目的情况下，大部分还是以电池系统的测试为主。在这里面，在电池的热失控和热安全作为一个重要的测试项目，在电池的国家强标里边进行了比较大的内容新增，在这里边通过加热或者针刺的方式来触发电池单体的热失控来观察电池系统发生热扩散时候电池系统的安全性。对它的一个要求是，我们希望电池在发生热失控的时候，我们不希望电池发生热失控，假如电池发生热失控我们不希望电池发生热扩散，假如电池发生热扩散的情况我下面我们不希望它发生爆炸或者燃烧，假如它发生爆炸和燃烧的情况下，我们要给它规定一个时间，允许乘员在这个时间内逃生，整个热失控、热扩散制定的原则或者原理是按照这样一个层次来划分的。这里面最差的一个结果，就是我们在应用高比能量动力锂电池的情况下，它的爆炸或者燃烧发生的机率还是非常高的，即便这种情况下，我们通过电池系统的安全设计，希望设定5分钟的时间或者说规定5分钟的这样一个逃生的时间，在这之后我们允许电池系统发生爆炸和燃烧的情况，这个标准最重要是体现在这方面安全性的一个要求，就是热失控、热扩散测试的项目。

我们在整个安全标准执行的情况下，我们对电池的单体、系统进行强制性的检测，这是汽研中心测试的统计结果，国家政策的前提下电池的能量密度还是呈现出比较快速提升的态势，到2018年的时候，他的电池系统能量密度基本上做到400瓦时/公斤，成组的效率或者成组率也有一个比较大的提升，基本上做到了0.74，实际上这是在2018年的情况，比如像到明年或者后年的时候，大家普遍的预期是，补贴的政策会做一个调整，对电池的能量密度还会做一些新的要求，新的要求大概明年要提到160、后年大概要提到180达到这样一个基本的判断，对整个电池系统的设计或者对单体电池的选型还是奔着这两个技术参数在做电池的选择。