隨著中國新能源汽車市場的快速發(fā)展，隨著歐洲以碳減排為目標(biāo)，積極鼓勵電動汽車增產(chǎn)擴(kuò)市，隨著日韓車企把目標(biāo)瞄向氫能源，新能源汽車已然成為汽車產(chǎn)業(yè)的新寵。2020年，中國新能源汽車加速從政策主導(dǎo)向市場主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，國際汽車巨頭發(fā)力中國新能源汽車市場，作為新能源汽車最重要的核心部件，動力電池產(chǎn)業(yè)的競爭也進(jìn)入新的階段。
2020年7月25日，中國電動汽車百人會舉辦了“動力電池產(chǎn)業(yè)整體趨勢再研判”的閉門研討會，來自電池企業(yè)的代表與電池方面相關(guān)專家就當(dāng)前動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)表了各自的看法。
高比能量、長續(xù)駛里程是車企必然選擇
電池成本高、續(xù)駛里程短，一直是阻礙電動汽車擴(kuò)大銷量的主要問題。反映在動力電池技術(shù)上，則是電池的能量密度決定續(xù)駛里程的長短。在能量密度一定的前提下，要延長續(xù)駛里程就要多裝電池，但電池裝多了成本就上升，還會擠壓寶貴的車內(nèi)空間。面對這種兩難，盡管提高電池能量密度會帶來更多安全問題，但這條路依然成為車企的必然選擇。
為了提高能量密度，電池企業(yè)積極探索多種形式的創(chuàng)新。包括創(chuàng)新磷酸鐵鋰模組工藝；尋找正極、負(fù)極新材料；推廣固態(tài)電解質(zhì)、新型隔膜等。LG化學(xué)中國總部副總經(jīng)理孫興起將電池技術(shù)的新發(fā)展概括為三個方面：單體材料的創(chuàng)新、模組結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、制造工藝的創(chuàng)新。中航鋰電科技有限公司 CMO謝秋認(rèn)為，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)探討的，用結(jié)構(gòu)創(chuàng)新提高電池包的體積能量密度的大電芯、大模組，甚至是無模組結(jié)構(gòu)的總體目標(biāo)都是一致的，就是通過集成和互用減少一些不增值的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
比亞迪刀片電池從設(shè)計(jì)上減少了動力電池?zé)o能量部件的使用，在PACK層面提升了磷酸鐵鋰電池的能量儲存密度，使磷酸鐵鋰電池體積比能量密度提升50%，配裝磷酸鐵鋰電池的電動汽車也達(dá)到了500公里以上的續(xù)航里程，讓這種成本低、安全性好，但能量密度也低的電池?zé)òl(fā)了新的生機(jī)。
全固態(tài)電池是最有可能超過鋰離子電池能量密度、簡化結(jié)構(gòu)工藝、降低成本的技術(shù)路線。寧德時代的剛性膜片及固態(tài)鋰金屬電池專利，使能量密度達(dá)400Wh/kg以上，并解決了安全性和循環(huán)壽命等難題，提升了固態(tài)鋰金屬電池的循環(huán)性和降低短路發(fā)生幾率。在解決提升電池能量密度和提高電池安全水平這對矛盾方面進(jìn)行了有益的探索。
目前，中國大部分汽車廠商和新能源廠商都參與到固態(tài)電池的研發(fā)中。據(jù)了解，目前，清陶能源、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、萬向一二三、衛(wèi)藍(lán)新能源、珈偉股份、巨電新能源等鋰電企業(yè)，均在建固態(tài)電池產(chǎn)線。大眾、三星、寶馬等國際巨頭也在尋求固態(tài)電池領(lǐng)域的突破。據(jù)天津力神總裁助理丁照石介紹，在2020年到2025年期間，企業(yè)一直在致力于三元材料中鈷含量的降低，甚至在做無鈷材料，電解液向固態(tài)化方向發(fā)展。天津力神判斷，固態(tài)電池有望2030年后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
成本、安全、壽命，關(guān)系電動汽車的成敗
當(dāng)前，提升動力電池能量密度、降低成本、提高壽命、保障使用安全，已經(jīng)成為消費(fèi)者對電動汽車的基本要求，其中的安全更成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。遠(yuǎn)景AESC中國區(qū)總裁趙衛(wèi)軍指出：電動汽車的安全是什么？安全是對邊界的認(rèn)知和把控。寧德時代新能源科技股份有限公司董事長助理孟祥峰也認(rèn)同這個觀點(diǎn)，他認(rèn)為，電動汽車的安全保障一方面來自于電池本身的安全特性和一致性，另一方面也來自于外部的安全邊界控制得好。
中航鋰電 CMO謝秋指出：安全是個系統(tǒng)工程，需要從材料、電芯的設(shè)計(jì)改善、制程的控制和檢測技術(shù)，還有電池包的安全設(shè)計(jì)等各個維度去考慮，包括生命周期、充電策略的管控優(yōu)化。
降低鈷用量，探索高鎳無鈷材料，以降低電池成本；探索電池補(bǔ)鋰技術(shù)，結(jié)合熱管理和BMS窗口控制技術(shù)，以開發(fā)長壽命電池；大力開發(fā)固態(tài)電池，以提高電池安全性，正成為電池企業(yè)積極探索的方向。
6月初，寧德時代宣布研發(fā)出16年超長壽命或200萬公里行駛里程，成本相比當(dāng)前電池僅增加不超過10%的新技術(shù)，這一技術(shù)適用于磷酸鐵鋰和三元電池。孟祥峰指出，追求高能量密度、追求高續(xù)航的方向沒有錯，那是未來新能源汽車和電池競爭的關(guān)鍵點(diǎn)，但是要把安全問題解決好。
據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心首席專家王芳介紹，去年，國家成立了新能源汽車事故調(diào)查專家組。專家們在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有兩大類原因?qū)е滦履茉雌囀鹿实陌l(fā)生。第一類原因比較簡單，就是產(chǎn)品存在著明顯的設(shè)計(jì)缺陷。第二類則找不到明顯的設(shè)計(jì)缺陷，造成事故的原因都是不同的，涉及到從原材料選擇、電池研發(fā)制造到系統(tǒng)集成諸多方面、各個環(huán)節(jié)。她總結(jié)說，電動汽車的安全問題也是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)該與技術(shù)革新關(guān)聯(lián)起來。
三院士建議：加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)研究，尋找顛覆性創(chuàng)新
針對未來動力電池發(fā)展，會議上三位院士給出了各自的建議。
中國工程院院士吳鋒提出，我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展多年，有了很大進(jìn)步，但還有產(chǎn)生顛覆性創(chuàng)新的空間。要將學(xué)校、研究單位和企業(yè)聯(lián)合起來，建立一種新型合作關(guān)系，從材料體系、電池體系、制造工藝等方面進(jìn)行較大創(chuàng)新，才能提高動力電池本身的智能化，制造電池過程的智能化水平。這些都需要得到國家的重點(diǎn)支持。
中國工程院院士陳立泉建議關(guān)注鈉離子電池的發(fā)展。他介紹，鈉離子電池有很多優(yōu)點(diǎn)，比如正負(fù)極都可以采用鋁箔，能大幅降低電芯和模組的工藝要求，雙極性電池也容易做成。這樣可以讓鈉離子電池脫離鋰離子電池的技術(shù)路線走出一條新路。我國鈉資源很豐富，可以規(guī)避鋰資源依賴進(jìn)口的風(fēng)險，同時其成本比磷酸鐵鋰還低。
這些優(yōu)勢可以使其拓展兩個應(yīng)用領(lǐng)域：第一是給低速電動車用，低速電動車的一大問題就是使用低成本鉛酸電池帶來的污染，而在低速電動車上大規(guī)模推廣磷酸鐵鋰和鋰電池又受到成本的制約；第二是資源豐富和低成本的優(yōu)勢，可以使其應(yīng)用在大規(guī)模儲能上。據(jù)他介紹，兩年前，中國科學(xué)研究院物理研究所已在低速電動車上進(jìn)行了鈉離子電池的試驗(yàn)，去年做了儲能演示裝置的試驗(yàn)。
中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高表示，動力電池的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)攻關(guān)、顛覆創(chuàng)新三方面同等重要，三條線要并行發(fā)展?；A(chǔ)研究的目標(biāo)是動力電池單體比能量達(dá)到500瓦時/公斤，系統(tǒng)比能量達(dá)到300瓦時/公斤，體積密度達(dá)到1000瓦時/升。他特別指出，下一步的重點(diǎn)是挖潛電池理論容量和比能量，要依靠全鏈條的智能化，包括材料開發(fā)的基因組、仿真、大數(shù)據(jù)等等來實(shí)現(xiàn)。還要支持0—1原創(chuàng)的顛覆性技術(shù)開發(fā)，支持基礎(chǔ)技術(shù)研究。
執(zhí)筆：沈承鵬
