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我們國家的發(fā)展現(xiàn)狀。我們的判斷第一個是基本掌握了車用動力電池的關鍵技術,我們國家動力電池的開發(fā),和整車基本同步,十五期間開展了鎳氫電池,、錳酸鋰氧化物鋰離子電池、燃料電池的研發(fā),“十一五”期間加大了磷酸鐵鋰電池研發(fā)與產業(yè)化,“十二五”期間推進三元材料電池的研發(fā)與產業(yè)化。目前是處于這樣一個階段。
第一從技術上來講,我們國家開發(fā)了鎳氫電池,鋰離子燃料電池,關鍵技術指標達到了國外同類產品的一個先進水平,目前我們鋰電池可以做到系統(tǒng)的比能量800-1000瓦時,比功率可以做到500-100瓦時,循環(huán)壽命也能做到突破一千次,使用壽命大概是可以達到五年,成本大概是說可以低于每瓦時三塊錢。
第二個從產品層面來看,磷酸鐵鋰電池已經趨于成熟了,過往來看,我們國家供應電池支撐了產業(yè)的發(fā)展,目前在大規(guī)模示范這一塊用的電池基本上都是國產。根據(jù)目前工信部發(fā)布的新能源汽車推廣目錄,我們國家車用電池,絕大多數(shù)是磷酸鐵鋰電池,也就是說近兩年來,三元材料的動力電池開始在電動汽車上進行示范應用。大家比較清楚的比亞迪的汽車用的是鹽酸鐵力電池,像上汽,北汽這些電池系統(tǒng)都是磷酸鐵鋰。一汽奔騰目前是示范車,他用的電池是168,采用了三元材料。
第三個來說是我們國家建立了比較完善的產業(yè)體系,昨天我們聽到了2014年我們國家電動汽車的銷量大概是8.4萬輛左右,如果按照每輛車在20-30,大概應該說我們電池達到了20億千瓦時以上,銷售收入應該超過了50億元,2015年會超過100億瓦時。我們國家現(xiàn)在推進動力電池產能建設,估計2015年會超過一百億千瓦時。第二個我們國家建立了比較完整的產業(yè)體系,關鍵材料、單體電池、電池系統(tǒng)和電池裝備、檢測儀器等都有一定的生產能力,像北大先行、天津巴莫、北京當省,這是正極材料,負極材料像貝特瑞,杉杉等在國際上還是有一定的競爭力。
從發(fā)展趨勢上來看,我們全世界的情況來看,第一個是鋰離子電池已經成為動力電池的主要方向。目前大家都很清楚,目前日本,美國、歐洲、韓國商業(yè)化的電池主要是采用燃料電池。目前混動這一塊也是在推動力鋰電池的應用。韓國、日本、中國在全球鋰電池占主導地位,排序是韓國第一、日本第二,中國第三。 最近三星、LG和SK先后宣布在中國設立合資公司,我們國家主流的車廠也準備在他的自主品牌汽車中采用韓國生產的電池。
動力鋰電池特點
我國政府大力支持新一代動力電池的研發(fā),2012年日本實施蓄電戰(zhàn)略,提出2020年蓄電池市場要占到世界份額的50%,就是重新奪回世界第一的位置。根據(jù)2013年NEDO發(fā)布的技術路線圖,他的技術路線在2020之前大概還是以先進的鋰離子電池為主,達到實用化,系統(tǒng)的比能量達到250瓦每公斤成本達到1.5元以下,2030年叫做革新電池,能量達到500瓦每公斤,成本達到八毛錢以下。
美國在2013年提出來EV藍圖,提出目標是2022年生產的插電式混合動力的電動汽車使用的電力成本與傳統(tǒng)汽車相當,根據(jù)2013年發(fā)布的技術路線圖是2022年下一代電池實現(xiàn)實用化,系統(tǒng)的比能量達到250瓦每公斤,成本降到八毛以下,2013年以后鋰離子電池實現(xiàn)實用化。
從新一代鋰離子電池來講主要是在我們國家大概一般的叫做新一代動力電池的研發(fā)主要圍繞新一代鋰離子動力電池和新體系電池。新一代鋰離子電池和目前現(xiàn)有的體系不一樣,正極材料,負極材料,電極都要發(fā)生發(fā)生變化,電池比能量可以達到三百瓦每公斤,成本可以達到一塊錢以下。這個表里面列了兩件事,一個是最近日立公司宣布采用鎳系的正極和負極單電池的比能量作330每公斤,壽命有50次,另外是福利蒙基,作為正極,歸制作為負極,壽命可以達到100。但是目前這一電池體系的成本和安全有待進一步的驗證。 第二類是新體系電池,這一類體系一般的來講是基于新的化學原理,采用了鋰金屬或者是其他的金屬作為復合材料,包括鋰金屬,硫電池、鋰金屬空氣電池、鋅金屬空氣電池、鋁金屬空氣電池。這些電池在歷史上應該說做一次電池沒有問題,在動力電池領域,在電動汽車領域必須做到二次電池。面臨的挑戰(zhàn)也很多。
從目前來看,這一類電池都還是處于試驗研究的階段,他的循環(huán),安全、壽命和成本都有待進一步驗證安全,從最近幾年的情況來看,特別是2014年美國阿貢國家實驗室發(fā)布的報告,通過對電池系統(tǒng)級的定量分析,提出鋰金屬/空氣電池系統(tǒng)實現(xiàn)商業(yè)化的技術風險要明顯高于新一代鋰離子電池。像離空氣電池的技術風險,這個表里面有紅色的部分,有正極和負極和整個系統(tǒng)的風險更高一點。
下一代要突破新一代鋰離子電池目前大家更關注新材料的應用和技術的問題,最近的網(wǎng)上的消息,最近西班牙Graphenano公司宣稱研制出石墨烯聚合物電池,比能量497Wh/Kg,8分鐘內充滿電,成本低,根據(jù)所報道的技術指標,推測可能是鋰硫電池體系。我們反復看了這個體系,根據(jù)他的技術指標,像他的電壓是2.3伏。
以上的分析我們看到我們國家的產業(yè)存在的問題和差距。第一條我們認為我們國家動力電池產業(yè)競爭力不強,表現(xiàn)是兩個方面,一個是技術的先進性和可靠性競爭力不強,我國磷酸鐵鋰動力電池產品比能量、高低溫特性、可靠性、經濟性明顯低于國外采用三元材料動力電池的技術水平;韓國在1718之后可能會降到一塊錢,一毛五毛錢以下。第二個方面的產品制造裝備、工藝水平、檢測驗證能力、產品質量和一致性與國外相比較,存在較大差距。這是技術層面上來講。
企業(yè)來看
第一企業(yè)的規(guī)模創(chuàng)新力競爭不強,我國企業(yè)數(shù)量多,但是大多數(shù)的企業(yè)的經濟規(guī)模、盈利能力,研發(fā)隊伍,研發(fā)能力,研發(fā)體系和日本和韓國的企業(yè)相差甚遠。
第二個是新一代動力電池的技術創(chuàng)新能力不強,表現(xiàn)一個是國際專利的數(shù)量明顯低于發(fā)達國家的水平,我們國家發(fā)表的論文很多,大概是世界首位,但是專利的申請主要是集中在國內,在美國申請的專利,大概僅為申請專利占美國專利的2%,授權是大概只有1%。在歐洲根本看不到統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。第二個是新材料和關鍵技術的探索能力強,我國對新一代動力電池的技術研究探索為主要任務,新材料工程研究嚴重不足,工程化開發(fā)能力和集中投入機制沒有形成。
第三個是產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機制沒有形成,也是表現(xiàn)在兩個方面,一個是技術創(chuàng)新的協(xié)同機制沒有形成,技術研究集中在高校,科研機構,技術產品和。第二個是產業(yè)發(fā)展的協(xié)同機制沒有形成,缺乏動力電池,電池系統(tǒng)和動力電池的產業(yè)在技術路線和產品要求,質量體系,電池回收等方面缺乏統(tǒng)一的認識,沒有建立產業(yè)協(xié)同發(fā)展的體制和機制。
總結
有三條建議第一個加快新一代動力電池的研發(fā),按照我們國家的劃,2020年我們國家的電池比能量達到300瓦時每公斤,大概是六年的時間,所以我們認為國家應該設立新一代動力電池創(chuàng)新專項集中研發(fā)和投入,突破新一代鋰離子電池和新電池,2020年電池系統(tǒng)比能量達到250Wh/kg、成本下降至1.0元/Wh;新體系電池比能量達到400Wh/kg以上。
第二個是要加強工程能力創(chuàng)新的建設,。一是建設新一代動力電池新材料和關鍵技術的工程化研究能力,銜接基礎研究、工程開發(fā)和產品開發(fā);二是建設動力電池產品設計驗證能力,把電動汽車技術要求轉化為對動力電池、電池系統(tǒng)的設計要求。
第三個是加快推進產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,政府牽頭,行業(yè)組織,聯(lián)合汽車企業(yè)、電池企業(yè),一是共同制定動力電池技術路線圖,明確階段性目標和任務,指導我國動力電池產業(yè)發(fā)展;我們認為這一條很重要,應該說這個任務也很緊迫,應該統(tǒng)一大家的認識。二是共同制定動力電池通用技術規(guī)范,明確電池產品的設計、制造、儲運、回收要求,促進我國動力電池產業(yè)加快發(fā)展。
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