中國儲能網(wǎng)訊：第一是希望鋰電產(chǎn)業(yè)能夠回到重視基本商業(yè)邏輯，重視各自環(huán)節(jié)上的利潤和社會收益的狀態(tài)。第二是希望全產(chǎn)業(yè)鏈要有全方位的健康發(fā)展。
本文為NE時(shí)代和同科芯能于10月16-17日聯(lián)合主辦的"2019中日韓下一代新能源汽車電池技術(shù)大會"演講嘉賓的現(xiàn)場實(shí)錄。
演講人：沈晞 原比亞迪鋰電事業(yè)部副總
演講主題：鋰電池技術(shù)和行業(yè)發(fā)展的若干趨勢
大家下午好，今天我還是想來講一些稍微偏宏觀一點(diǎn)的東西，也會涉及到跟電池安全和一些其他趨勢相關(guān)的東西，我的PPT不會寫太多字，希望盡量能夠給大家分享清楚我的一些觀點(diǎn)和看法。
首先我們今天這個(gè)報(bào)告的主題主要是想從兩個(gè)關(guān)鍵詞入手，從決定性的因素和最終的發(fā)展趨勢，想做一些對業(yè)內(nèi)的總結(jié)和提醒。
這里簡單回顧一下，我們鋰電其實(shí)已經(jīng)發(fā)展了近三十年了，而且前段時(shí)間正好三位鋰電科學(xué)家拿了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在三十年中間我們可以大致以十年為一個(gè)區(qū)間分成三個(gè)階段，第一個(gè)階段肯定是日本的時(shí)代，大家知道那時(shí)候日本是作為一個(gè)先行者在鋰電行業(yè)引導(dǎo)了整個(gè)電池的工業(yè)化、商業(yè)化的發(fā)展。第二個(gè)十年我們中日韓三方開始在進(jìn)行一些競逐，在不同的階段有不同的人在發(fā)力，這個(gè)階段中國本身是處于一個(gè)積蓄力量的階段。到第三個(gè)十年主角應(yīng)該是在中國，基于國家產(chǎn)業(yè)政策的變化和調(diào)整，以及他帶來的一個(gè)正向的推動的作用，包括我們國家全產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)飛速的發(fā)展，這樣的話給無論從裝備、材料，以及到包括電池的設(shè)計(jì)制造等等方面都給予了一個(gè)非常大的助力，所以這個(gè)時(shí)代是中國占有一些優(yōu)勢。
接下來未來的十年，大家知道會有很多的問題出現(xiàn)，未來的十年我們應(yīng)該怎樣去做，或者未來的十年會有一些什么樣的特征，這個(gè)也是我們都很困惑的事情。雖然我一直在這個(gè)行業(yè)內(nèi)，但是還是會有很多的搞不清楚的東西，至少有兩個(gè)問題我認(rèn)為是必須要解決的。
第一是希望鋰電產(chǎn)業(yè)能夠回到重視基本商業(yè)邏輯，重視各自環(huán)節(jié)上的利潤和社會收益的狀態(tài)。第二是希望全產(chǎn)業(yè)鏈要有全方位的健康發(fā)展。以我個(gè)人的經(jīng)歷來看，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈的許多環(huán)節(jié)其實(shí)并不是處在一種非常健康的經(jīng)營狀態(tài)，我希望下一個(gè)十年這種狀況會發(fā)生一些好的轉(zhuǎn)變。
我們剛剛說下一個(gè)十年會碰到很大的挑戰(zhàn)，直接跟電池的相關(guān)的就是對電動車的挑戰(zhàn)，目前大家對電動車還是有很大的疑慮。典型的看法例如里程焦慮，價(jià)格不夠低，電動車很多極端條件下也不能用。比如說一些東北的朋友覺得電動車不好用，一到冬天開不了。電動車充電時(shí)間很長，不能像加油那么快，基礎(chǔ)設(shè)施也不足，充電樁數(shù)量不夠。這都是大家比較比較困惑比較焦慮的地方。舊車的殘值難以界定，到二手車市場交易不值錢，對很多用戶也有很大影響。還有很多專家質(zhì)疑電動車看起來是清潔能源，但是從所有零部件包括電動車本身的制造及生命全周期來看，能耗和碳排放并不一定有很大的環(huán)保優(yōu)勢。
這些看法有些是沒有充分的驗(yàn)證和數(shù)據(jù)，有一些確實(shí)是方向性上的問題，所以我們就會碰到很多的困惑。我們應(yīng)該采用一種什么樣的思考方法、怎么去破局這是我們需要面對的挑戰(zhàn)。我們怎么做未來的電動車，我們想從哪些方面入手?這個(gè)問題很大，這里也只能提一些個(gè)人的觀點(diǎn)。
第一，電動車之所以現(xiàn)在沒有對燃油車造成一個(gè)根本性的沖擊，是因?yàn)闆]有體現(xiàn)出一些顛覆性的使用體驗(yàn)。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)代其實(shí)已經(jīng)從功能性消費(fèi)的時(shí)代，轉(zhuǎn)到體驗(yàn)型消費(fèi)時(shí)代。這樣的大環(huán)境背景下，如果沒有一個(gè)很顛覆性的體驗(yàn)，大家不會愿意去花更多的錢去購置電動車。
第二，燃油車和電動車既然都是車，就必然要考慮價(jià)格的問題。電動車如果價(jià)格繼續(xù)偏高，市場的吸引力就會不夠。
因此我們應(yīng)該創(chuàng)造出顛覆性的體驗(yàn)，能夠把電動車和所應(yīng)用的場景去做很好的匹配，而不是片面地追求一些技術(shù)指標(biāo)。電動車要具有足夠的價(jià)格吸引力，并通過大量實(shí)際數(shù)據(jù)的積累，體現(xiàn)出電動車環(huán)保方面的優(yōu)勢。
那么對應(yīng)到電動車的核心零部件和動力源泉，鋰電怎么去做?鋰電也需要有很多明確的應(yīng)對措施。首先需要去消除電池可靠性和安全性帶來的一些疑慮。其次要追求電池性能的平衡，不要去偏向某一方面，實(shí)際從用戶的真正實(shí)際需求出發(fā)。第三要把成本繼續(xù)做低，終究大家是回到成本的方面去考慮一個(gè)公司的利潤和價(jià)值。我們估算如果和燃油車有基本上同等的價(jià)格競爭力，電池方面大概要達(dá)到六毛錢一瓦時(shí)的水平。第四要力求實(shí)現(xiàn)綠色的全過程，包括從綠色設(shè)計(jì)、綠色制造，到綠色回收。有些東西在設(shè)計(jì)端不體現(xiàn)出來，到后面再做已經(jīng)沒有用了。在日益重視環(huán)保的局面下這也是有關(guān)成本的。
我們再來看看哪些是決定以后鋰電發(fā)展的決定性因素。影響因素里面有“快”有“慢”。有的作用時(shí)間很長，會在很長的時(shí)間內(nèi)都發(fā)生影響和作用，從歷史的尺度上累積效應(yīng)也很大。就是說里單看某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)影響可能不是很大，但是放到五年、十年的時(shí)間長度來看會產(chǎn)生一個(gè)非常大的影響。通過找到一些比較大、作用時(shí)間比較長的影響因素，我們就可以知道這個(gè)產(chǎn)業(yè)究竟是在發(fā)展還是在停滯，在朝哪一方面發(fā)展。就可以找到定力。有了定力我們才能更好的做事情。
我們看一下對鋰電發(fā)展作用時(shí)間比較長的影響因素，這里列了幾個(gè)例子。比如說產(chǎn)業(yè)的融合、技術(shù)創(chuàng)新、市場化導(dǎo)向、社會分工和將來的人工智能化，比較“快”的影響因素也有。比如說現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼政策只能在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生作用，一退坡大家就很緊張。包括一些大額的訂單，原材料如鈷的價(jià)格變化等等，它們發(fā)生作用的時(shí)間比較短，短時(shí)間內(nèi)的作用效果可能是非常顯著的，但是長時(shí)間維度下不能過分的依賴它的作用。
在很多個(gè)影響因素里面我們想重點(diǎn)的談一下技術(shù)創(chuàng)新的影響。我們知道中國的技術(shù)創(chuàng)新開始是“窮人的創(chuàng)新”，即局部創(chuàng)新、流程創(chuàng)新和基于后發(fā)優(yōu)勢的創(chuàng)新。我國鋰電發(fā)展前二十年有很多此類的創(chuàng)新，確實(shí)是收到了不錯(cuò)的效果。比如說早年我國的三元、鋰錳的布局不是很充分，磷酸鐵鋰的出現(xiàn)使得我們可以很快的趕上，可以很快的積累優(yōu)勢。但現(xiàn)在的局面和二十年前的局面不一樣了。
現(xiàn)在中國整個(gè)社會的物質(zhì)方面比以前充裕了很多，現(xiàn)在是一個(gè)比較豐裕的社會。這樣包括消費(fèi)習(xí)慣，包括人們的心理因素都會發(fā)生一些變化。這個(gè)時(shí)候技術(shù)創(chuàng)新也同樣會發(fā)生一些變化。未來的這個(gè)十年，在中國的角度上，技術(shù)創(chuàng)新還會有一些特殊的優(yōu)勢。
一個(gè)是工程師的紅利。大家知道我們中國有很多數(shù)量非常巨大的受過高等教育的人才，可以形成一個(gè)很大的力量?？梢圆粩嗟厝ジ咝У脑囧e(cuò)。現(xiàn)在電動車的整個(gè)產(chǎn)業(yè)，有很多東西都是新的，很多還在摸索中進(jìn)行，很多都是試錯(cuò)的工作，工程師越多，試錯(cuò)的速度越快，技術(shù)迭代得越快，這是我們技術(shù)創(chuàng)新的一個(gè)顯著優(yōu)勢。
還有我們的市場很大，大市場下面可以有很多種方向的技術(shù)創(chuàng)新出現(xiàn)，有些很小的局部也可以演變成一個(gè)比較大的機(jī)會，所以這也是中國目前的優(yōu)勢。
但是怎么把這兩個(gè)優(yōu)勢用好，還是有很多挑戰(zhàn)。比如說上面說到工程師多，試錯(cuò)就快，技術(shù)迭代就快。但是如果以后AI充分發(fā)展，例如高通量實(shí)驗(yàn)平臺的技術(shù)，成熟應(yīng)用得很廣泛，這個(gè)方面我們就會受到很大的挑戰(zhàn)。
技術(shù)創(chuàng)新其實(shí)最重要的是與應(yīng)用場景的匹配。有些時(shí)候不是說一定要追求一個(gè)看起來非常高大上的，非常尖端的技術(shù)。有些時(shí)候尖端的技術(shù)并不能夠直接的轉(zhuǎn)化成很好的商業(yè)利潤，不能轉(zhuǎn)化成一個(gè)特定產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。我們要找到最合適的，對我們電動汽車產(chǎn)業(yè)、動力電池產(chǎn)業(yè)最為匹配的技術(shù)。
例如磷酸鐵鋰電池在電動叉車上的使用，是基于應(yīng)用的一些典型特征。比如說對能量密度的不敏感，成本導(dǎo)向的敏感，對于快速充電和低溫的要求，對于循環(huán)壽命的要求。這樣的話磷酸鐵鋰這個(gè)技術(shù)方案對電動叉車來說就是比較合適的。數(shù)據(jù)也證明在電動叉車的電池中，磷酸鐵鋰電池確實(shí)是占了非常大的市場比例，也取得了非常好的效果。為什么不是三元電池，為什么也不是其他的電化學(xué)體系，是因?yàn)榕c市場比較匹配。
大家知道電池的熱管理是從自然冷卻到風(fēng)冷，再到液冷這樣一步步慢慢發(fā)展起來的。那么現(xiàn)在是不是所有的應(yīng)用場景都用液冷比較好?我們還是要分應(yīng)用場景。比如說我們營運(yùn)性的電動車，為了控制熱量積累的問題，目前基本都是用液冷。但對于集裝箱式儲能電池的系統(tǒng)，由于一些條件的限制，多數(shù)還只能用風(fēng)冷。再看現(xiàn)在逐步開始替換的5G基站的電池，風(fēng)冷可能都做不到，只能靠自然冷卻。而且需要更好地設(shè)計(jì)自然冷卻的熱管理系統(tǒng)以達(dá)到更好的冷卻效果。技術(shù)與應(yīng)用場景的匹配是非常重要的，有時(shí)候決定一個(gè)技術(shù)的生死，有時(shí)候決定一個(gè)產(chǎn)品的生死。
技術(shù)創(chuàng)新還有一個(gè)特點(diǎn)，最近經(jīng)常提到核心技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。其實(shí)大家想想，從過去二十年來看。其實(shí)推動鋰電發(fā)展的絕大多數(shù)都不是核心技術(shù)，而是一些應(yīng)用技術(shù)。比如說正負(fù)極壓實(shí)密度的提升、導(dǎo)電劑粘結(jié)劑的減少、鋁殼變薄、隔膜集流體厚度的減少、托盤及固定結(jié)構(gòu)的輕量化、提高電池包的填充比等等，這些都是應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)用技術(shù)同樣需要花費(fèi)大量的時(shí)間做到精細(xì)化，體現(xiàn)出它的價(jià)值，這樣的話也能夠?qū)φ麄€(gè)產(chǎn)品做出很明顯的提升。
反倒是有一些看起來比較核心的技術(shù)，包括一些高鎳材料，硅負(fù)極等，現(xiàn)在真正在車上用起來還是碰到這樣那樣的問題，還不是那么順利。所以我們在選擇的時(shí)候，一定要重視核心技術(shù)，但是絕對不能忽視應(yīng)用型的技術(shù)。像在汽車工業(yè)中發(fā)展過程中間也有一些例子，美國二十世紀(jì)初期流水線的出現(xiàn)，有可能比那時(shí)候的發(fā)動機(jī)技術(shù)更為重要。因?yàn)槟菚r(shí)候先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)更多地集中在歐洲，但卻是福特通用首先把汽車的大規(guī)?；a(chǎn)做起來的。所以有的時(shí)候，這些看起來不起眼的技術(shù)迭代和改進(jìn)是非常有必要而且非常重要的。
下面我們看看核心技術(shù)選擇的問題。這個(gè)其實(shí)昨天下午我們也討論了很多，右邊是一些大家都迫切期望使用的技術(shù)，如全固態(tài)電池，鋰金屬負(fù)極，硅負(fù)極等。但是當(dāng)前我們也碰到了很多的問題，比如說硅負(fù)極真正在方形電池里面用的確實(shí)還很少，而且高溫壽命和儲存方面還沒有一家公司能夠解決得很好。技術(shù)選擇有很多道路，從哪些思路考慮、采用哪些道路其實(shí)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，選錯(cuò)方向一定要走很多的彎路。相對于右邊的這些技術(shù)，目前我更看重左邊的技術(shù)，比如高電壓材料體系，其他成分的高鎳材料，不限于現(xiàn)在的三元或者四元材料。高鎳體系里面有很多通用性的結(jié)論是將近二十年前做出來的，這二十年內(nèi)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，包括一些檢測的技術(shù)進(jìn)步了太多，這里面真正的細(xì)化做很多實(shí)驗(yàn)的話，可以發(fā)現(xiàn)很多新的東西。遺憾的是現(xiàn)在依舊借用了很多以前的想法和看法，并沒有做很多的進(jìn)一步的探索。再比如說離子液體的技術(shù)，要花很多的人力物力做很多的篩選，我們寄希望高通量實(shí)驗(yàn)平臺的技術(shù)幫我們提高這個(gè)效率，以前做幾十種，幾百種，后面能不能做的更多。
還有新舊融合的問題。很多技術(shù)都不是一個(gè)突然出現(xiàn)的全新的顛覆性的東西，很多都是迭代。包括我們看這些正極材料，其實(shí)在2000年左右很多的正極材料、負(fù)極材料、隔膜都出現(xiàn)了，例如耐高溫的PET的隔膜，現(xiàn)在這種耐高溫的隔膜又重新煥發(fā)出一些活力。比亞迪2002年就做疊片結(jié)構(gòu)的動力電池，后來因?yàn)槌杀镜膯栴}轉(zhuǎn)到卷繞結(jié)構(gòu)，到現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)又變得更加重視疊片的結(jié)構(gòu)。這跟應(yīng)用的場景有關(guān)系。應(yīng)用場景的變化也會導(dǎo)致材料選擇上的變化，比如天然石墨和人造石墨。天然石墨有很多的優(yōu)點(diǎn)也有很多的缺點(diǎn)，膨脹大一些，成膜的消耗也大一些，但是離子電導(dǎo)率好一些。人造石墨基本上有一些相對應(yīng)的特點(diǎn)，膨脹小高溫壽命比較好，相對于低溫下的阻抗就要大一些。從石墨的歷史銷售數(shù)據(jù)可以看到實(shí)現(xiàn)兩個(gè)反轉(zhuǎn)，在2010年到2014年五年間，天然石墨石占到主要的份額，完全就是基于應(yīng)用場景選擇的問題。當(dāng)時(shí)鋰電的成本壓力是非常大的，面臨著從幾塊錢每瓦時(shí)降到一塊錢或者更低的要求，所以選擇天然石墨是比較合適的，因?yàn)槟菚r(shí)候確實(shí)比人造石墨便宜很多。而且那時(shí)候電池普遍熱管理系統(tǒng)不健全，沒有加熱的功能，沒有加熱的功能就希望這個(gè)電池高低溫性能更均衡一些，用天然石墨可能比人造石墨更加適合。20那時(shí)市場上大部分還是磷酸鐵鋰電池，因?yàn)榱姿徼F鋰的膨脹問題比較小一些，正好搭配天然石墨的負(fù)極，也沒有出現(xiàn)太多的問題。這些原因和應(yīng)用的場景導(dǎo)致了天然石墨有一個(gè)爆發(fā)期，但是現(xiàn)在隨著高鎳電池的普遍應(yīng)用，人造石墨又占了主流。膨脹是一個(gè)很大的問題，給安全或者一些性能方面帶來很多的影響，這個(gè)時(shí)候繼續(xù)去使用天然石墨就會碰到很大的挑戰(zhàn)。有一些時(shí)候應(yīng)用場景發(fā)生了變化，你選擇的技術(shù)方向也會發(fā)生變化。
鋰電發(fā)展的趨勢有很多，大的趨勢大家都看得見也比較清晰，如能量密度提升，安全性的提升等。而小的趨勢就多種多樣了。在發(fā)展的初期，必須重視大趨勢。在發(fā)展的后期，小的趨勢慢慢會發(fā)生一些轉(zhuǎn)變，有可能變大。所以有句話叫小眾才是主流。我們要善于從小趨勢中找到一些未來的方向，這樣才能把握住機(jī)會。比如無溶劑化的設(shè)計(jì)，比如超厚電極，比如電池型號的標(biāo)準(zhǔn)化，檢測的自動化等等。
大家都知道電池的安全性能還需要繼續(xù)提升，安全性能的提升有很多的途徑。對于熱失控，基本上是經(jīng)歷四個(gè)階段，熱引發(fā)、熱積聚、熱蔓延、熱破壞，這里我抽了一些關(guān)鍵的影響因素出來，因?yàn)橐业揭恍┯行У膶?yīng)措施。
比如說電池會碰到很多濫用，其中最頭疼的是與電化學(xué)濫用和電池固有設(shè)計(jì)相關(guān)的鋰枝晶的產(chǎn)生，熱引發(fā)階段，包括T1到T2的階段，如何去防止鋰枝晶是一個(gè)很大的課題。
下一個(gè)階段有一個(gè)明顯的熱積聚的過程，溫度是會逐漸上升的，由于正負(fù)極接觸帶來的熱量有比較大的貢獻(xiàn)，所以在熱積聚的階段我們需要防止短路的發(fā)生，做一些提前的關(guān)斷，或者從這個(gè)過程中間轉(zhuǎn)移掉一部分熱量，這都是比較有效的方法。比如說用耐高溫防短路的隔膜，陶瓷涂布的技術(shù)避免短路的發(fā)生。另外提前切段，如Fuse、CID、包括產(chǎn)氣劑的使用，提前產(chǎn)氣、提前關(guān)斷回路這個(gè)都是屬于這個(gè)范疇。包括一些熱量的轉(zhuǎn)移，比如說做一個(gè)過充實(shí)驗(yàn)，在有冷卻的情況下和沒有冷卻的情況下達(dá)到熱失控點(diǎn)的時(shí)間是完全不一樣的。
熱蔓延的過程，在各種標(biāo)準(zhǔn)里面都有體現(xiàn)。最重要的是加強(qiáng)熱隔離，這個(gè)方面今天聽到大家講了一些，我們還是要從構(gòu)建每個(gè)電芯獨(dú)立的熱環(huán)境去考慮，因?yàn)樵陔姵亟M成中有很多可以傳遞熱量的途徑。比如說單體電池中間的大面使用絕熱材料隔開了，但這個(gè)電池有沒有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的液冷管會不會導(dǎo)熱?即使沒有冷卻系統(tǒng)，還有電芯間的導(dǎo)電連接片，導(dǎo)電連接片的熱量傳遞是不是可以忽略?要做哪些設(shè)計(jì)能夠把其他方面可能產(chǎn)生的熱傳遞盡量減少?最理想的是每個(gè)電芯處于相對獨(dú)立的絕熱環(huán)境中，我們可以做很多相關(guān)的設(shè)計(jì)。
熱蔓延階段之后是熱破壞，其實(shí)這個(gè)方面有很多的研究途徑，但是相反的對這方面的研究反而比較少。比如說防爆燃和防拉弧。電動車出現(xiàn)安全事故時(shí)，如果都是四面八方噴火燃燒，顯然就是排氣的途徑和方向沒有很好的控制。氣體排出而不產(chǎn)生爆燃的條件需要如何去控制?這是大家需要更加關(guān)心的問題。電池經(jīng)歷高溫后內(nèi)部電氣絕緣的失效容易產(chǎn)生拉弧，極高的溫度會加速燃燒，加大人員逃離的難度。所以在電池包的設(shè)計(jì)上面必須充分的重視對成員艙的保護(hù)。
檢測的自動化。我們現(xiàn)在的電芯要提高安全，不光是從設(shè)計(jì)，制造和品質(zhì)控制方面也必須充分考慮。目前電芯生產(chǎn)線的自動化程度都很高，相反品質(zhì)檢測和控制的自動化程度反倒不高，檢測的及時(shí)性和有效性都是問題。檢測的自動化提高，對整個(gè)制造流程都會有很大的幫助。
型號的標(biāo)準(zhǔn)化。很多廠家其實(shí)是很想去做，又往往會有妥協(xié)。要達(dá)到低成本，電芯的標(biāo)準(zhǔn)化從各個(gè)環(huán)節(jié)來說都是非常重要的，包括品質(zhì)控制、采購、物流、售后、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等。主流的應(yīng)用8種電芯應(yīng)該足夠覆蓋需求，但是怎么去推動實(shí)現(xiàn)是很頭痛的事情。不能強(qiáng)制，只能通過慢慢市場的引導(dǎo)，通過價(jià)格的吸引力，從被動的到主動的選擇，引導(dǎo)客戶做一些主動的選擇。
以上很粗淺的分享了一下自己的看法，我們面臨的挑戰(zhàn)還是非常多，但是也是會有很多種對應(yīng)的方法，我們還是應(yīng)該保持著很好的信心，持續(xù)推動鋰電行業(yè)的發(fā)展!
