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歐陽明高院士:動(dòng)力電池歐美無法挑戰(zhàn)中日韓

2018-07-09 06:37 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:財(cái)經(jīng)雜志 來源:財(cái)經(jīng)雜志
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除了內(nèi)部洗牌局面外,在全球市場(chǎng)日韓企業(yè)群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里,中國(guó)新能源車的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車?中國(guó)電動(dòng)車...

  除了內(nèi)部洗牌局面外,在全球市場(chǎng)日韓企業(yè)群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里,中國(guó)新能源車的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車?

  中國(guó)電動(dòng)車發(fā)展即將邁入第十個(gè)年頭。作為電動(dòng)車心臟的動(dòng)力電池,其產(chǎn)業(yè)格局出現(xiàn)了冰火兩重天。
  2017年全球動(dòng)力電池銷量第五、中國(guó)動(dòng)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(jiān)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(dòng)力電池企業(yè)在成本壓力下紛紛倒閉。另一邊,2017年全球動(dòng)力電池銷量第一的寧德時(shí)代新能源科技有限公司(下稱CATL)在4月初成功過會(huì),估值高達(dá)1300多億元。
  除了內(nèi)部洗牌局面外,在全球市場(chǎng)日韓企業(yè)群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里,中國(guó)新能源車的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車?近日,中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽明高接受《財(cái)經(jīng)》記者專訪,表示中國(guó)電動(dòng)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(dòng)力電池。
中國(guó)動(dòng)力電池的攻與守
  《財(cái)經(jīng)》:動(dòng)力電池在中國(guó)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(cái)經(jīng)》:國(guó)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(shì)有哪些?
  歐陽明高:磷酸鐵鋰電池是電動(dòng)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(shì)電動(dòng)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(lì)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)鋰離子電池的安全性要求也更高。
  《財(cái)經(jīng)》:三元鋰電池現(xiàn)在被認(rèn)為是一條主流的動(dòng)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?jiǎng)恿﹄姵厣a(chǎn),中國(guó)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(shí)/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(huì)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(huì)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(shí)/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(shí)/公斤將非常困難。
  《財(cái)經(jīng)》:高鎳化是發(fā)展趨勢(shì)嗎?
  歐陽明高:高鎳化目前是一種趨勢(shì),主要是降低對(duì)鈷的依賴,從而使成本可控。對(duì)鈷的使用量下降是一種必然趨勢(shì)。
《  財(cái)經(jīng)》:中國(guó)會(huì)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?yàn)槿萘啃。菀讓?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?yàn)殡娊庖喝菀赘?,所以使用壽命相?duì)較短。但中國(guó)不會(huì)盲目跟從松下的研究路徑,選擇材料也不一樣。我國(guó)是鎳鈷錳,松下是鎳鈷鋁。鎳鈷鋁的安全性不好控制,錳相對(duì)更穩(wěn)定。
  《財(cái)經(jīng)》:鋰離子電池是否會(huì)是中期的主流路線?
  歐陽明高:鋰離子電池一直會(huì)是中期主要產(chǎn)品,不會(huì)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?yàn)槌錆M不確定性,在車用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景還有待觀察。
中國(guó)鋰電技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)
  《財(cái)經(jīng)》:目前全球鋰電,中日韓三國(guó)掌握話語權(quán),是如何形成這樣局面的?
  歐陽明高:主要是因?yàn)橹腥枕n三國(guó)都有鋰電池的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),日韓自不必說,中國(guó)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(shí),全球大部分車企都在研究燃料電池,并不看好動(dòng)力電池的前景。中國(guó)剛開始也在以研究燃料電池為主,但因?yàn)闆]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(guó)日本存在較大差距。后來反復(fù)比較國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和交通體系特點(diǎn),提出以鋰電先行為特征的“純電驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略,才最終與日韓處于同一陣營(yíng),并且在新能源電動(dòng)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?yàn)槠鸩酵?,產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。
  《財(cái)經(jīng)》:為什么說中國(guó)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)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(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展混合動(dòng)力,當(dāng)時(shí)在制定我國(guó)的新能源汽車的前兩個(gè)五年計(jì)劃,也跟蹤豐田將混合動(dòng)力作為發(fā)展的重點(diǎn),國(guó)內(nèi)骨干車企投入大量力量進(jìn)行混動(dòng)的研發(fā)。到2008年,國(guó)產(chǎn)混動(dòng)車,尤其是混合動(dòng)力轎車的示范運(yùn)行效果不太理想。
  與此同時(shí),鋰離子電池技術(shù)在2007年以后取得了突破性進(jìn)展,短時(shí)期內(nèi)取代了鎳氫電池,使發(fā)展純電動(dòng)成為可能。豐田從混動(dòng)到燃料電池,其實(shí)都是為了提升技術(shù)門檻,確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
  中國(guó)的交通體系具有電動(dòng)化基礎(chǔ),高鐵、電動(dòng)自行車、電動(dòng)公共交通等已經(jīng)使中國(guó)社會(huì)形成電動(dòng)化出行的特色。同時(shí)純電動(dòng)車集成技術(shù)難度相對(duì)較小,所以中國(guó)適合搞純電。技術(shù)突破和應(yīng)用場(chǎng)景貼合,這是純電獲得快速發(fā)展的主要原因。
  《財(cái)經(jīng)》:中國(guó)的鋰電人才儲(chǔ)備和研究在世界上是什么水平?
  歐陽明高:我看過一個(gè)資料,過去10年全球有關(guān)材料研究的國(guó)際論文約100萬篇,中國(guó)大陸和中國(guó)臺(tái)灣占40%,中國(guó)大陸比美國(guó)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(guó)研究電池的大部分也是華人。我國(guó)的鋰電后備人才和研究潛力巨大。
  《財(cái)經(jīng)》:中國(guó)鋰電的高端產(chǎn)能是否不足?
  歐陽明高:高端產(chǎn)能是中國(guó)各行業(yè)都面臨的共性問題。但中國(guó)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(shí)代的年產(chǎn)值200億,有100多個(gè)博士。而對(duì)比國(guó)內(nèi)有的車企,5000億的年產(chǎn)值只有50個(gè)。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(cái)經(jīng)》:目前國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)一致性較低,是否會(huì)出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?
  歐陽明高:中國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)就采用了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。鋰電池的安全性和比能量是一對(duì)矛盾。隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展,鋰電池企業(yè)會(huì)通過提升比能量指標(biāo)提高技術(shù)門檻。比能量是一個(gè)調(diào)節(jié)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)變化的重要有效的指揮棒,市場(chǎng)中低端產(chǎn)能肯定將被淘汰。
  《財(cái)經(jīng)》:寧德時(shí)代獲得了大眾、奔馳的全球性訂購(gòu)大單。這些國(guó)外車企為何愿意以較高價(jià)格購(gòu)買中國(guó)動(dòng)力電池?
  歐陽明高:首先,寧德時(shí)代的產(chǎn)品質(zhì)量與LG相當(dāng),甚至有時(shí)會(huì)優(yōu)于LG;其次,歐洲沒有大型的鋰電廠商;第三,中國(guó)是這些車企的最大單一市場(chǎng),比如占大眾全球銷量的40%;最后,中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的完整度比韓國(guó)完善,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿σ哺哂陧n國(guó)。
下一代電池誰能破局
  《財(cái)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(shí)/公斤以上。同時(shí),可以降低對(duì)鈷和鎳的依賴,降低成本,尤其是鈷。近期,北大的夏定國(guó)教授在實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)外都已經(jīng)做出300瓦時(shí)/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(cái)經(jīng)》:富鋰錳基產(chǎn)業(yè)化是否有時(shí)間表?
  歐陽明高:在國(guó)家專項(xiàng)中,到2020年要實(shí)現(xiàn)811三元鋰電池的產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)間段,富鋰錳基繼續(xù)深入基礎(chǔ)研究,因?yàn)橄嚓P(guān)項(xiàng)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(shí)間點(diǎn),爭(zhēng)取2025年左右。
  屆時(shí)被寄予厚望的富鋰材料鋰電池中綜合對(duì)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(duì)比的關(guān)鍵因素。如果能夠成功提升耐久性,富鋰材料將會(huì)成為鋰電池新型可產(chǎn)業(yè)化的正極材料。
  《財(cái)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(shì)。屆時(shí)即使無法實(shí)現(xiàn)全固態(tài),但也會(huì)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?yàn)楣虘B(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(guó)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(cái)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(duì)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(huì)太高。
燃料電池能替代鋰電池嗎
  《財(cái)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(guó)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(chǎng)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)氫技術(shù)存在以下問題:碳纖維成本高、儲(chǔ)氫重量比較低、能量損失比較大。所以,關(guān)鍵是要加深對(duì)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(cái)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(guó)家整個(gè)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(guó)能源革命的需要。如果對(duì)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(duì)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(huì)是共生共存。
  《財(cái)經(jīng)》:對(duì)于乘用車而言,未來燃料電池和純電動(dòng)的成本平衡點(diǎn)在哪里?
  歐陽明高:有研究認(rèn)為到2025年,對(duì)于中級(jí)以上轎車而言350公里里程可能會(huì)成為選擇燃料電池車和電池電動(dòng)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(shì)更強(qiáng)。
  現(xiàn)在我國(guó)發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)路完全可以滿足民眾長(zhǎng)途出行,所以對(duì)超長(zhǎng)續(xù)航里程電動(dòng)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。
(來源:財(cái)經(jīng)雜志)

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