中國儲能網(wǎng)訊：電池企業(yè)的崛起為中國電動車革命奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，但電動車行業(yè)要真正趕德超日，需要進(jìn)一步的技術(shù)攻關(guān)和及時的產(chǎn)業(yè)化
中國電動車發(fā)展即將邁入第十個年頭。作為電動車心臟的動力電池，其產(chǎn)業(yè)格局出現(xiàn)了冰火兩重天。
2017年全球動力電池銷量第五、中國動力電池銷量第三的深圳市沃特瑪電池有限公司其母公司堅瑞沃能（300116.SZ）在4月初自爆20億元債務(wù)違約，整體債務(wù)高達(dá)221.38億元。除此之外，眾多中小動力電池企業(yè)在成本壓力下紛紛倒閉。另一邊，2017年全球動力電池銷量第一的寧德時代新能源科技有限公司（下稱CATL）在4月初成功過會，估值高達(dá)1300多億元。
除了內(nèi)部洗牌局面外，在全球市場日韓企業(yè)群強(qiáng)環(huán)伺的競爭格局里，中國新能源車的競爭力如何？是否有機(jī)會實(shí)現(xiàn)彎道超車？近日，中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高接受《財經(jīng)》記者專訪，表示中國電動車技術(shù)底線已經(jīng)構(gòu)成。退可有磷酸鐵鋰電池保底，進(jìn)亦有新一代鋰離子動力電池。
中國動力電池的攻與守
《財經(jīng)》：動力電池在中國發(fā)展路線是怎樣的？
歐陽明高：十一五重點(diǎn)發(fā)展了磷酸鐵鋰鋰正極離子電池，十二五重點(diǎn)發(fā)展了三元正極鋰離子電池，十三五正在重點(diǎn)研發(fā)高鎳三元正極+硅碳負(fù)極鋰離子電池。
《財經(jīng)》：國內(nèi)磷酸鐵鋰電池的研究是否成熟？三元鋰電池與磷酸鐵鋰相比，優(yōu)劣勢有哪些？
歐陽明高：磷酸鐵鋰電池是電動汽車革命的技術(shù)底線。雖然比容量低于三元鋰電池，但磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟，材料豐富、成本可控，安全性高。目前先進(jìn)的磷酸鐵鋰電池，已在騰勢電動轎車上實(shí)現(xiàn)500公里續(xù)駛里程，兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。
磷酸鐵鋰和三元是鋰電池不同的正極材料。三元鋰電池實(shí)現(xiàn)了更高比能量，但仍存在安全性，原材料成本，使用壽命等問題。技術(shù)門檻的提高是為了鼓勵技術(shù)的進(jìn)步，對鋰離子電池的安全性要求也更高。
《財經(jīng)》：三元鋰電池現(xiàn)在被認(rèn)為是一條主流的動力電池路線，許多企業(yè)轉(zhuǎn)向能量密度更高、技術(shù)更為復(fù)雜的三元動力電池生產(chǎn)，中國三元鋰電池的技術(shù)現(xiàn)狀如何？難點(diǎn)在哪里？
歐陽明高：目前研發(fā)中電池樣品比能量可以達(dá)到300瓦時/公斤的是三元NCM811+硅碳負(fù)極鋰離子電池，但安全性尤其是過充安全性挑戰(zhàn)大。在2020年，811正極、硅碳負(fù)極、液態(tài)電解質(zhì)的組合可能會成為主流產(chǎn)品（也有些日韓電池專家認(rèn)為從性能綜合平衡的角度看622正極或許會是更好的選擇）。
產(chǎn)業(yè)化三元軟包電池在2020年達(dá)到300瓦時/公斤的目標(biāo)并不是難題。核心在于一旦產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)落實(shí)，原材料、生產(chǎn)工藝等能否滿足需求。811鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化后，受限于正極材料。從產(chǎn)業(yè)化角度看，比能量實(shí)現(xiàn)350瓦時/公斤將非常困難。
《財經(jīng)》：高鎳化是發(fā)展趨勢嗎？
歐陽明高：高鎳化目前是一種趨勢，主要是降低對鈷的依賴，從而使成本可控。對鈷的使用量下降是一種必然趨勢。
《財經(jīng)》：中國會跟隨日本松下的發(fā)展路線嗎？例如發(fā)展圓柱18650的811鋰電池。
歐陽明高：松下的18650因為容量小，更容易實(shí)現(xiàn)高比能量指標(biāo)。小電池可以避免體積放大后出現(xiàn)的材料不均勻、極化等問題。但因為電解液容易干，所以使用壽命相對較短。但中國不會盲目跟從松下的研究路徑，選擇材料也不一樣。我國是鎳鈷錳，松下是鎳鈷鋁。鎳鈷鋁的安全性不好控制，錳相對更穩(wěn)定。
《財經(jīng)》：鋰離子電池是否會是中期的主流路線？
歐陽明高：鋰離子電池一直會是中期主要產(chǎn)品，不會輕易被顛覆。但正、負(fù)極和電解液都可能發(fā)生變化。另外，鋰空氣、鋰硫等因為充滿不確定性，在車用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景還有待觀察。
中國鋰電技術(shù)的優(yōu)劣勢
《財經(jīng)》：目前全球鋰電，中日韓三國掌握話語權(quán)，是如何形成這樣局面的？
歐陽明高：主要是因為中日韓三國都有鋰電池的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，日韓自不必說，中國的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)始自手機(jī)電池。當(dāng)鋰電池技術(shù)出現(xiàn)時，全球大部分車企都在研究燃料電池，并不看好動力電池的前景。中國剛開始也在以研究燃料電池為主，但因為沒有燃料電池相關(guān)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料和膜電極與美國日本存在較大差距。后來反復(fù)比較國內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和交通體系特點(diǎn)，提出以鋰電先行為特征的“純電驅(qū)動”戰(zhàn)略，才最終與日韓處于同一陣營，并且在新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)化方面走在世界前列。
歐美現(xiàn)在很難出現(xiàn)大型的鋰電企業(yè)，主要就是因為起步晚，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。
《財經(jīng)》：為什么說中國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和交通體系有利于鋰電發(fā)展？
歐陽明高：日本豐田一直在燃油發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展混合動力，當(dāng)時在制定我國的新能源汽車的前兩個五年計劃，也跟蹤豐田將混合動力作為發(fā)展的重點(diǎn)，國內(nèi)骨干車企投入大量力量進(jìn)行混動的研發(fā)。到2008年，國產(chǎn)混動車，尤其是混合動力轎車的示范運(yùn)行效果不太理想。
與此同時，鋰離子電池技術(shù)在2007年以后取得了突破性進(jìn)展，短時期內(nèi)取代了鎳氫電池，使發(fā)展純電動成為可能。豐田從混動到燃料電池，其實(shí)都是為了提升技術(shù)門檻，確保競爭優(yōu)勢。
中國的交通體系具有電動化基礎(chǔ)，高鐵、電動自行車、電動公共交通等已經(jīng)使中國社會形成電動化出行的特色。同時純電動車集成技術(shù)難度相對較小，所以中國適合搞純電。技術(shù)突破和應(yīng)用場景貼合，這是純電獲得快速發(fā)展的主要原因。
《財經(jīng)》：中國的鋰電人才儲備和研究在世界上是什么水平？
歐陽明高：我看過一個資料，過去10年全球有關(guān)材料研究的國際論文約100萬篇，中國大陸和中國臺灣占40％，中國大陸比美國多一倍，而材料研究中有相當(dāng)一部分是與電池相關(guān)的。在美國研究電池的大部分也是華人。我國的鋰電后備人才和研究潛力巨大。
《財經(jīng)》：中國鋰電的高端產(chǎn)能是否不足？
歐陽明高：高端產(chǎn)能是中國各行業(yè)都面臨的共性問題。但中國電池行業(yè)的高端人才比例高，技術(shù)創(chuàng)新活躍。例如寧德時代的年產(chǎn)值200億，有100多個博士。而對比國內(nèi)有的車企，5000億的年產(chǎn)值只有50個。如此高的人才結(jié)構(gòu)和比例與其他行業(yè)是完全不一樣的。
《財經(jīng)》：目前國內(nèi)鋰電行業(yè)一致性較低，是否會出臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？
歐陽明高：中國的鋰電池標(biāo)準(zhǔn)制定了嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，有明確指標(biāo)。而日前通過的鋰電池國際標(biāo)準(zhǔn)就采用了中國標(biāo)準(zhǔn)。鋰電池的安全性和比能量是一對矛盾。隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展，鋰電池企業(yè)會通過提升比能量指標(biāo)提高技術(shù)門檻。比能量是一個調(diào)節(jié)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)變化的重要有效的指揮棒，市場中低端產(chǎn)能肯定將被淘汰。
《財經(jīng)》：寧德時代獲得了大眾、奔馳的全球性訂購大單，并且是以高出LG6％的價格。這些國外車企為何原意以較高價格購買中國動力電池？
歐陽明高：首先，寧德時代的產(chǎn)品質(zhì)量與LG相當(dāng)，甚至有時會優(yōu)于LG；其次，歐洲沒有大型的鋰電廠商；第三，中國是這些車企的最大單一市場，比如占大眾全球銷量的40％；最后，中國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的完整度比韓國完善，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿σ哺哂陧n國。
下一代電池誰能破局
《財經(jīng)》：目前最熱門的三元正極材料是富鋰錳基，為什么它成為熱點(diǎn)，存在哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
歐陽明高：富鋰錳基做正極材料，是當(dāng)今全球的研究熱點(diǎn)。富鋰正極材料理論放電比容量高，可以達(dá)到400mAh/g以上，電池比能量可以達(dá)到400瓦時/公斤以上。同時，可以降低對鈷和鎳的依賴，降低成本，尤其是鈷。近期，北大的夏定國教授在實(shí)驗室中合成了400mAh/g的正極，但是富鋰錳基電池壽命比較短。
現(xiàn)在，國內(nèi)外都已經(jīng)做出300瓦時/公斤的富鋰錳基鋰電池，但壽命幾百次，還不能滿足車用要求，需要繼續(xù)努力。富鋰錳基自身電壓衰減較快，在材料上需要尋求改進(jìn)。其次，需要為富鋰錳基匹配電壓范圍更寬的電解質(zhì)，比如固態(tài)。
《財經(jīng)》：富鋰錳基產(chǎn)業(yè)化是否有時間表？
歐陽明高：在國家專項中，到2020年要實(shí)現(xiàn)811三元鋰電池的產(chǎn)業(yè)化。同時間段，富鋰錳基繼續(xù)深入基礎(chǔ)研究，因為相關(guān)項目還未結(jié)題，目前無法得出實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的準(zhǔn)確時間點(diǎn)，爭取2025年左右。
屆時被寄予厚望的富鋰材料鋰電池中綜合對比應(yīng)與811相當(dāng)，甚至更優(yōu)，比能量應(yīng)該高于811，耐久性是對比的關(guān)鍵因素。如果能夠成功提升耐久性，富鋰材料將會成為鋰電池新型可產(chǎn)業(yè)化的正極材料。
《財經(jīng)》：大車企將固態(tài)和全固態(tài)電池列為下一步研發(fā)重點(diǎn)，研發(fā)難點(diǎn)在哪里？
歐陽明高：雖然固態(tài)電解質(zhì)的研究已經(jīng)是熱點(diǎn)，但要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池，核心是解決固體與固體的界面問題，目前仍需要添加液態(tài)電解質(zhì)。未來5到10年，液體電解質(zhì)比重將逐步減少，呈現(xiàn)由部分固態(tài)到半固態(tài)并向全固態(tài)發(fā)展的趨勢。屆時即使無法實(shí)現(xiàn)全固態(tài)，但也會接近全固態(tài)。
一旦全固態(tài)研制成功，不僅有較高的安全性，還將徹底改變電池的做法。因為固態(tài)解決了液態(tài)電池短路問題，從而可將電池進(jìn)行內(nèi)部串聯(lián)以提升比能量。目前應(yīng)該在保證耐久性的前提下，盡可能提升比能量，且固態(tài)電池還具有快充的潛力。我國不少相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在研究固態(tài)鋰電池技術(shù)。
《財經(jīng)》：日本在固態(tài)電池等領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和規(guī)劃如何？
歐陽明高：日本豐田對外展示過固態(tài)鋰離子電池，他們宣稱在2022或2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但比能量還沒提升，所以產(chǎn)業(yè)化后比能量也不會太高。
燃料電池能替代鋰電池嗎？
《財經(jīng)》：從純電再回到燃料電池，目前這種電池發(fā)展的主要問題是什么？
歐陽明高：我國的燃料電池研究取得很大進(jìn)步，燃料電池汽車在局部市場已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化。燃料電池系統(tǒng)性能優(yōu)化，大概在2025年技術(shù)將能夠相對成熟，如果實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，成本也將下降。
當(dāng)前，更應(yīng)當(dāng)重視的問題是氫能技術(shù)，即前端的氫燃料，比如制取、運(yùn)輸、儲存、壓縮等環(huán)節(jié)。目前大家都只關(guān)注到燃料電池系統(tǒng)本身。但與氫相關(guān)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施并不理想。比如，車載儲氫技術(shù)存在以下問題：碳纖維成本高、儲氫重量比較低、能量損失比較大。所以，關(guān)鍵是要加深對氫能相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。
《財經(jīng)》：燃料電池補(bǔ)貼沒有減少，是否決策者認(rèn)為燃料電池發(fā)展更具有現(xiàn)實(shí)性？
歐陽明高：從國家整個能源系統(tǒng)來看（不能僅從車用角度），氫能燃料電池技術(shù)確實(shí)需要加快發(fā)展，這符合我國能源革命的需要。如果對能量要求達(dá)到一定程度，鋰電池就無法滿足。
但我也不同意氫是“終極能源”和氫能燃料電池車是“終極環(huán)保車”的說法。氫和電都是能源載體，并無“終極”之說。小型轎車對能量要求較低，鋰電池可能發(fā)揮更大作用。所以，就新能源汽車而言，燃電與純電將來會是共生共存。
《財經(jīng)》：對于乘用車而言，未來燃料電池和純電動的成本平衡點(diǎn)在哪里？
歐陽明高：有研究認(rèn)為到2025年，對于中級以上轎車而言350公里里程可能會成為選擇燃料電池車和電池電動車的平衡點(diǎn)。里程超過350公里，燃料電池成本更好；350公里以內(nèi)，鋰電池優(yōu)勢更強(qiáng)。
現(xiàn)在我國發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)路完全可以滿足民眾長途出行，所以對超長續(xù)航里程電動車的續(xù)期并不多。未來氫能源發(fā)展到一定程度，可以將燃料電池作為鋰離子電池的增程器，通過電電混合來增加里程，并減少電池用量。
