徐小明:动力电池能量密度可每年提升9%

第一电动网 综合报道

【第一电动网】2014年1月9日,由GNEV官方机构主办、第一电动网承办的2013全球新能源汽车大会(GNEV2013)在海南海口隆重开幕,大会主题为”市场化前夜的中国战略”。当天下午,在主题为”寻找鲶鱼————新能源乘用车产品与营销准备”分论坛上,合肥国轩高科动力能源股份公司副总经理徐小明说,电池领域没有摩尔定律,能量密度不能18月翻一番,”我们只能做到12个月可以提升9%”。

在价格方面,徐小明称国轩2015年可以做到每瓦时1.9元多一点,达到节能新能源汽车规划中的2元/瓦时没有问题;2018年下降至1.4元,比起新能源汽车规划2020年目标————1.5元,能提前实现。

徐小明

以下为徐小明发言实录:

徐小明:尊敬的叶秘书长,各位来宾,下午好!应该说今天上午的一个研讨非常精彩。但是这个里面有一个现象,大家对于发展混合动力汽车还是纯电驱动汽车都有不同的表述,以及如何发展低速电动车也有不同的意见,但是我想所有的与会者,所有的新能源汽车的参与者有两个事情没有异议的,第一个是动力电池价格太贵严重影响了新能源汽车的发展。第二动力电池能量密度太低达不到客户的需求,严重影响了新能源汽车的发展,所以这个里面作为新能源汽车的核心零部件的企业,我们作为动力电池应该说也是责任重大。下面就锂离子动力电池大家关注的成本问题,价格到底怎么样的情况,以及能量密度的情况,以及技术路线的选择向大家做一个表述。

另外一点,我会站在一个新能源汽车产业链的角度分析一下我们的锂离子动力电池相关的产业链的发展。

下面报告分五个部分,第一部分我想不多说了,基本上大家都讲了的差不多了,里面讲一个小插曲,在1月7号来海口之前,我们来的车上的时候谈到了最近大家关注到了一个话题就是中科院大气物理研究所发布的报告,里面提到一点PM2.5雾霾汽车尾气只占4%,为此打电话像大气物理研究所的党委书记王盛林先生求证,记者误会了他的意思,实际上把报告仔细研读一下,里面一项占PM2.5排名第一里面占PM2.526%,这个都是汽车排出的氮氧化物,事实上汽车尾气对于雾霾的影响非常之大的。

第二部分纯电动汽车的产业链。这个是别人进行了分析,主要是到2020年全球的电动汽车的整个市场将达到1.5万亿美元,相关的纯电动汽车的相关下来的产业链,其中最上游的矿产资源开始,矿产资源的电池材料以及电池的驱动系统以及整车充电站会出现一个非常大的商机,这个里面我们做了一个分析,这个里面分析是量,这个数据我们自己的案例,一辆纯电动大巴他的一个标准情况长度11米地空调运行里程超过150公里,空调的耗电量150度电,实际上这个电池容量250千瓦时,大家这个里面可以看到电池的确成本是非常高,在整个电动大巴里面占比超过50%,剩下的还有10%的电机电控以及电空调和车体,这个电空调比传统的电空调要贵。

我们做进一步的分析,25千瓦时的电池里面折成电芯大概每安时8块钱,这里面电芯成本大概4块钱,BMS大概1块钱,我们电芯里面染料成本占到82%剩下加上人工福利89.2%,加一起占比100%,这个电池里面原材料人工和水电,我讲这一点后面说的我们怎么样降低电池的成本,所有人毫无疑问大家赞成的一个就是现在电池太贵,导致新能源汽车没有办法使用,这个里面应该说经过这些年的发展,特别是国产的一些产品的实现应该说电池的各个零部件,电池的各个零部件的成本有了非常大的下降,里面我举一个例子占比达到21%的隔膜,我们现在的隔膜价格比三年前的价格下降50%,磷酸铁锂下降30%,电解液的价格也是降幅接近40%前面占比三项超过50%价格下降非常厉害的。

我们根据从2009年到现在整个行业的电池价格的一个情况,做了一个预测分析,当然这个只是做这个预测分析只是说根据我们的前面的几年的这个经验做的一个预测分析,至于后面有可能比这个价格下降的趋势还要猛,我们大概去年的平均价格大概2.4元每瓦时这个包含系统的,但是这个里面每瓦时的成本指的是纯电动大巴的,对于乘用车来说因为这个BMS占比成本比较高一点,这个里面不完全一样如果10%的价格下滑大家看到2015年可以做到1.9元多一点,这个应该说和我们的节能新能源汽车规划里面写的两块钱每瓦时达到没有问题,2018年这个价格下降快1.4元,我们节能新能源汽车规划2020年达到1.5元这个目标,我们可能还早一点达到这个成本。

前面讲成本的情况,动力电池来说成本一个方面,能量密度也是非常重要的,把公司电池的一个整个的能量提升的过程给大家讲一下,我们2009年开始有一个定性的产品,当时定型只有9.2安时,2013年提高到13.2安时,经过四年的发展整个容量提升13.5%,年化一下平均每年增长9.5%,这个电压受到本身的属性影响,可以说电池领域没有摩尔定律,18月能够翻一番,我们只能做到12个月可以提升9%。

按照这个预估一下,按照每年9%的这个提升的能量密度预估一下,我们在今年的13安时,2018年的时候能量密度提升到20安时这个什么概念,就是我们现在刚才江淮的部长讲了一个IUV我们配的电视20千瓦时运行的里程150公里,可能开工调之后里程还要略微少一点,如果这个50可以做到30千瓦时所有设计原封不动的情况下做到30千瓦时,这个我们可以做到在开空调的状态下。

2018年前面讲的一点成本的情况,成本可能降到1.5元,能量密度现在的能量密度要提高50%,到这个时候应该说对于整个汽车行业来说会是一个比较大的促进。

满足这些电池容量提升这个比较专业了,怎么样提升我们做好了准备,主要两个方面一个电池的各种材料和电池的工艺两个入手,电池材料包括正极、负极隔膜电解液等等他们不断的提升改进,另外电池织造工艺方面也有很大的提升,这个技术路线每年提升9%,以前四年的经验没有问题的,我相信后面的五年应该可以做得到,除了大家关心的这个成本的问题,除了这个能量密度的问题,大家还有一个购并包括寿命的问题,包括性能的问题等等,所以我们在这个一并把我们的电池厂所进行的研究开发新大家一并进行说明。

我们公司从材料入手的上午时候方总讲了,我们作为电池制造企业而不是电池加工企业,从材料的设计开始入手对于我们材料进行了一个纳米化处理,提升这个放电容量和低温性能,电池设计我们改变现有的电池设计,我们主要的是通过一种碟片的设计可以大幅度在坚固我们的纳米密度的同时,大幅度的提升电池的倍率性和汽车的加速是极其相关的。

此外电池设计方面还有两个重大的改进,第一安全性能的提升,主要通过这个隔膜的表面进行一些防爆的技术处理,真正的提升我们的电池的安全性能,就是做到这个电池不燃烧不起火、不爆炸不伤人,除此之外大家知道电池的寿命都有提高,有的客户保持8年或者5年,其实真正达到八年的使用还是有一定的难度,所以电池处理方面电池循环寿命方面做了一些比较大的改进,我们的实验室数据目前电池循环寿命大概三千周,高危循环寿命1500周,后面改进的电池循环寿命可以提升五千周,微循环可以达到2500周,如果达到这样的寿命可以整车比较好的匹配,才能达到电池与整车通寿命,真正消费者买汽车不会问一下三五年之后电池坏了怎么办不会遇到这个问题。

此外,除了这个材料一个方面我们电池组设计和热管理进行了一些改进和研发,特别是工程化的制造方面,电池的工程化制造方面因为电池本身特别是电芯制造应该是资金技术密集型的行业,对于制造的要求非常高的,这个里面还想讲一点我们公司目前的阶段我们选择磷酸铁锂的电池路线,我们为什么选择这个路线,为什么我们没有选三元或者特斯拉用最火的电池,我觉得下面几个原因我们没有选择这个NCM和NCA,主要的原因就是三元的写出来,这个里面电池危险在什么地方,因为锂离子电池充电的时候,这个锂离子会走掉,走调之后最后导致的结构就是结构没有办法维持原有的结构,这样造成的问题是这个氧以氧气形式示范出来,大家知道一点初中化学的燃烧三个要素第一可燃物,所有的电池里面都是可燃物的,里面的电解液非常可燃的,包括负极材料碳材也是可染的,另外有氧气,本来电池密封没有氧气,因为化学反应释放出来的燃气另外达到燃点,如果用材料,本身电池如果不破裂可以满足燃烧的三个条件,而爆炸的两个条件,一个是密闭空间。第二点能量的剧烈释放我们用NCM,或者NCN的电池理论上面我们没有办法规避内升爆炸机制,这个电池不管怎么样做,这个里面当然如果做的特别好有可能对于乘用车来说人来得及逃生,但是对于电动大巴来说这个逃生的时间比较长,不一定可以达到这个过程,磷酸铁锂来说这个磷酸铁锂的材料来说这个氧和磷紧密结合在一起,我们说磷酸铁锂电池会起火燃烧但绝对不会爆炸,另外一点电池厂包括很多的专家用NCM和NCA的电池,我做材料十年的经验告诉大家,这个是暂时的情况,大家看到找到伦敦金属交易所镍的期货价格接近6万美金,现在大家看到这个价格1.8万美金,我们现在的价格只有最高价位的三分之一,另外一点就是钴的加快只有三分之一,镍和钴的价格一旦涨起来,这个NCA一定远远超过磷酸铁锂,这个价格之外都有用到钴研究人不多,2011年钴产量82200吨,这个大家对于这个8.22万吨没有什么概念,这个化学品大概占58%,化学品里面绝大部分都是用到了电池主要消费类电子,每个人手上手机平板电脑、笔记本电脑、数码相机基本上都有这个元素。我们看一下如果我们把这个钴元素用到电动汽车上面产生什么后果,这个按照30度电的乘用车来算,每辆车金属钴的使用量大概20%,金属钴的使用量8公斤,一辆车8公斤,一千万辆车就是八万吨,我们不可能用八万吨,我们可能三万吨的时候、四万吨的时候就会引起钴的价格飞涨,三四万吨充其量可以支撑三四百万辆电动汽车的发展,我想我们的这个行业的目标肯定不是只做三四百万辆,因为看国际能源研究报告里面,这个电动汽车占量至少50%现在全球汽车产量一千多万辆,所以这个方式只能特斯拉做做小众车没有办法做普通大众使用的车这个技术层面上进行阐述。

另外一点前面大家讲的比较多的,我们经过这么多年包括去年以来,包括2009年以来得到了一个比较快速的发展,也得益于我们的合作一些伙伴主要安凯客车包括金龙客车比较好的使用,运营方面我们的国家电网合肥、青岛、江苏建立比较好的合作关系,乘用车方面我们将GAC的前面他们讲的绝大部分电池,90%的电池都是我们翁四提供的,除此以外环卫车和特种物流车我们的跟中联重科技还有江淮等都进行了合作。

这个是我们主要的产品的事例,这个是我们做的第一代纯电动的大巴车,当时是500安时和538瓦,还有江淮乘用车的设计两个电池大概20度电,刚开始15度电现在升级到20度电,江淮的乘用车前面讲过这里不再赘述了。这个是全国已经绝大部分都有了我们的这个汽车推广的案例。

最后总结一下,总结四点:第一是大力发展电动汽车这个战略新兴产业有利于改善中国的面临环境能源的压力。另外我们自己的一个结论,动力电池现在处于快速的发展之中每年的能量密度至少提升9%以上,成本则下降10%以上。动力电池在电动汽车上面已经得到较好的应用基本上满足市场的需求,市场应用前景广阔,经过不段的积累和努力,动力锂离子电池逐渐走向成熟推动电动汽车的发展,我希望到哪一天大家说起新能源汽车不再说起为什么发展不起来就是因为锂离子电池发展不了。谢谢大家!

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