9月23日，由中國汽車技術(shù)研究中心主辦的2015電動汽車科技創(chuàng)新國際論壇(EVTIF 2015)在北京開幕，全國政協(xié)常委、國家“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目總體專家組組長、清華大學(xué)教授、“中國電動汽車百人會”執(zhí)行副理事長歐陽明高做了題為《車用動力電池發(fā)展趨勢安全管理》的專題報告，以下是發(fā)言實錄：
今天主要跟大家探討電動汽車動力電池發(fā)展趨勢與安全管理。2015年1到8月份，我國新能源汽車已經(jīng)到12.35萬輛，尤其是純電動車增長得非常快。我們不能光看這個產(chǎn)業(yè)的規(guī)模，產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)的動力還是技術(shù)，如果說純電動車的技術(shù)，我想核心大家肯定共識就是電池技術(shù)，所以我今天想介紹一下電池技術(shù)相關(guān)的。
中國電動汽車電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，應(yīng)該說總體上還是不錯的，我們從“十五”科技部電動汽車重點專項起步開始推動中國電動汽車動力電池的研發(fā)，當(dāng)時主要是鎳氫電池和錳酸鋰電池；到“十一五”的時候，主要是磷酸鐵鋰電池，應(yīng)該說磷酸鐵鋰電池的發(fā)展支撐了我們“十二五”電動汽車的發(fā)展；到“十二五”，我們重點的研發(fā)轉(zhuǎn)向了三元鋰離子電池，估計今年我們?nèi)囯x子電池的比能量會達到180Wh/kg，現(xiàn)在我們正在起動“十三五”。“十三五”將會在此基礎(chǔ)上進一步升級，我們估計在今后5到10年鋰離子電池將會達到它的技術(shù)極限，我這里顯示的是在中國目前的一些總體的產(chǎn)業(yè)情況和電池性能和成本的一些發(fā)展情況，我們預(yù)計它是在逐步的上升，這是系統(tǒng)比能量。預(yù)計到2020年會超過200Wh/kg，比現(xiàn)在估計要提高一倍。
跟國際相比，我們也存在很多問題，包括我們先進材料和機理方面的研究比較差，電池結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)還不太先進。另外制造的自動化程度也比較低，精工藝的開發(fā)能力也比較弱，還有一個電池系統(tǒng)涉及技術(shù)比較落后，因為以前大家都覺得電池系統(tǒng)沒什么技術(shù)，就是把單體給組合起來就完了，現(xiàn)在才開始知道，電池系統(tǒng)也是很復(fù)雜的技術(shù)。由于這些問題，我們高端材料供給還不太足，一致性、良品率、安全性、可靠性、產(chǎn)品性能還不能完全滿足市場的要求，企業(yè)創(chuàng)新能力總體還不強，優(yōu)勢產(chǎn)能不足，而且面臨韓國等國外電池企業(yè)的挑戰(zhàn)，這是當(dāng)前我們電池面臨的一些問題。
從全球看，電池技術(shù)尤其是鋰離子電池技術(shù)還在不斷進步，我們預(yù)計在今后5到10年，也就是到2025年，鋰離子電池將會竭盡它的性能極限，到達大約350 Wh/kg-400 Wh/kg左右。我們下面會做研究來探討這個極限究竟是多少，至少我們現(xiàn)在認為到達300Wh/kg-350 Wh/kg應(yīng)該是沒有問題的，這是單體。真正到系統(tǒng)，可能在250Wh/kg，也就是到2020年至少可以達到200Wh/kg左右，應(yīng)該說比現(xiàn)在的大約提高一倍。這是美國能源部對鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的一個判斷，我們也基本是認同這個判斷的。當(dāng)然，為了達到這個系統(tǒng)，單體材料層面當(dāng)然就要達到80Wh/kg左右。日本應(yīng)該說也是有類似的看法，在2020年，達到300 Wh/kg，這是他們的一個基本判斷。這種電池將會采用硅碳復(fù)合的負極，高電壓的電解質(zhì)，以及富鋰的固溶體或者高鎳的三元材料，這個材料體系目前應(yīng)該說從基礎(chǔ)層面基本上是清楚的，關(guān)鍵是如何把它開發(fā)出來，也就是說我們現(xiàn)在其實300瓦時每公斤也可以做到，但是壽命非常短，尤其負極的硅這種材料充電的時候膨脹比非常大，容易迅速衰減，所以它現(xiàn)在提高壽命，如何來解決硅負極的相關(guān)問題，這是目前技術(shù)攻關(guān)的一個重點。根據(jù)國外的趨勢，中國2020年的一個基本的發(fā)展目標，高比能量電池目標也是要達到300Wh/kg，壽命1500次，成本0.8元，系統(tǒng)比能量大約210Wh/kg，這是按照單體的70%，比現(xiàn)在約提高一倍。如果用這樣的電池，我們用相同重量也就是200kg的電池的話，我們現(xiàn)在的性價比比較好的電動車續(xù)駛里程可以到300公里以上。現(xiàn)在的純電動車的成本，主要增加的是電池，如果能把電機這些驅(qū)動系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的內(nèi)燃機相比的話，大約還可以節(jié)省出5000到1萬塊錢用于電池，也就是說我們現(xiàn)在比燃油車貴的部分主要是電池，當(dāng)然電機比發(fā)動機要便宜一些，但是也便宜不了太多，可以勻出5000到1萬塊錢給電池，其余多的錢就是增加的。按照我們購置和使用綜合考慮的話，在2020年之后，小型電動車，比如說城市代步用的200到250公里左右，應(yīng)該可以跟燃油車競爭。這是我們電池的技術(shù)路線圖。
在邁向高比能量鋰離子電池的過程中，大家可以看到我們電池的成本下來了，比能量提高了，續(xù)駛里程上升了，我們電動車可以競爭了，但是這中間有一個重要的問題是，在這個過程中，安全性將會變得更加突出。大家可以看一下，這是我引自寶馬的一張圖，能量密度，比方說這是現(xiàn)在的，2018年的，2020年的，2025年的，在持續(xù)上升，但是我們的安全性并沒有大的變化，安全性面臨的挑戰(zhàn)，越往高比能量走挑戰(zhàn)越大。所以我們必須下面對安全性要受到進一步的高度的重視，也就是說我們性能提高了，但是耐久性和安全性的問題將更加突出，這是我們面臨的三個問題，安全性、耐久性、動力性，最核心的是安全性問題。
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