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瑞浦能源张小聪:新一代动力电池技术展望

盖世直播 2021-06-23 14:00:38

2021年6月22日-23日,由盖世汽车主办的“2021中国下一代汽车高质量发展论坛•新能源汽车三电先进技术•”在南京召开。本次会议持续两天,将围绕新能源三电中长期技术发展趋势、政策、标准、上下游供应链、成本、材料体系、电池结构技术、热管理、安全技术、电机电控关键技术、智能制造等行业焦点话题展开。会议期间,瑞浦能源有限公司市场总监张小聪发表了“新一代动力电池技术展望”的主题演讲。

以下为演讲实录:

在座各位领导、各位专家、各位行业同行:

大家下午好!刚才弗迪刘博士讲了混动,包括PHEV和HEV,我主要讲BEV方面的技术发展方向和技术研究进展,请各位批评指正。

新能源汽车发展,目前国内从政策层面、市场层面都红红火火,政府也发布了2025年要达到20%的渗透率的指标,目前这个指标的完成指日可待。在全球范围内,包括日本、欧洲、美国等汽车发达国家对新能源汽车发展包括节能减排的规划也非常清晰,目前全球新能源汽车浪潮势不可当。

国内动力电池行业经过近十年发展,国内动力电池梯队逐渐开始形成,这对中国来说是非常好的点子。金字塔型结构是最稳固的,目前中国动力电池产业就差不多是这样一个结构,这对中国动力电池行业发展非常有帮助。

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 ·铁锂和三元大趋势共存

磷酸铁锂电池经历了起起伏伏,说到底电池技术之争,无论是三元还是铁锂,我认为是此消彼涨,相互竞争的状态。从传统3C电池开始,没有一条技术路线可以打遍天下无敌手的,只是这个产品、这个技术发展到什么程度,优势是什么,劣势是什么?这种情况下没有说磷酸铁锂电池好还是三元电池好,只是发展过程中不断有新的技术迭代。

从2009年新能源汽车刚起步时都是磷酸铁锂,到2015年基本一统天下,从2016年随着国家补贴政策的出台,尤其对于能量密度政策牵引作用,导致三元逆势而上,一举超过了磷酸铁锂。近期又回到磷酸铁锂,因为磷酸铁锂目前技术又获得大幅度提升,无论是公告的电池还是装机量来说,磷酸铁锂上升势头比较明显。

统计数据,到5月份,磷酸铁锂生产当量超过了三元,从装机量来说,大概占了40%,目前磷酸铁锂公告数量也在逐步上升过程。所以从去年年底开始整个电池行业供需矛盾凸显,尤其是磷酸铁锂,这也是因为市场在快速爆发。

目前除了高端长续航里程乘用车以外,还有一部分以三元为主的,包括乘用车,以五菱宏光Mini为主的国产车型,目前磷酸铁锂量非常大。另外在公交车、工程机械、矿产、储能板块,目前磷酸铁锂一统天下。为什么从去年年底开始,突然之间供需矛盾爆发出来?因为后面每一个市场的需求量都在爆发,包括储能、小动力等等,这些在国家工信部或装机量排名中体现不出来的,但生产产量方面目前看得出来。

目前磷酸铁锂也存在一些问题:

1.能量密度,直接决定续航里程,大家对续航里程的焦虑没有完全缓解。

2.低温性能差。去年冬天大家多经历过这个阵痛期,社会上也爆发很多事情,因为低温下续驶里程折扣比较厉害,基本打对折,导致车没法快,所以低温性能差也是一个问题。

3.安全性。磷酸铁锂安全性确实非常不错,相对三元来说,安全性高了两个数量级,但不代表磷酸铁锂电池就没有安全问题,还需要进一步提升,从单体电池、材料角度到电芯生产制造、系统集成角度等等各方面要进一步提升。

4.低成本。随着最近几年生产规模快速扩张,电池成本下降幅度超出预期,导致去年下半年开始C端市场、个人消费者市场买车需求量在快速转向,新能源汽车、电动汽车也是这一问题,就是因为目前成本下探到了比较低的地位。

安全问题一直是比较大的问题。去年开始为什么从三元开始转向磷酸铁锂,很大程度因为安全问题。目前三元的安全性在国内生产制造能力、品质控制能力方面有很多问题,导致安全问题频发,也为磷酸铁锂逆势反扑创造很好的条件。

技术发展围绕几个点:安全性、低温。

1.苹果手机在0度以下不允许充电的,所以对电池来说低温性能本身是自带的缺陷问题。

 2.寿命。三元目前可以做到1000次-2000次循环,磷酸铁锂可以做到4000次循环,这个目标只能满足当下的需求,对于动力电池来说、对新能源汽车汽车来说,最大的顾虑是保值。为什么说新能源汽车不保值?就是因为电池不能保值,因为电池跑了一两年以后不知道它的状态怎么样,也导致为什么电池对于寿命来说还是一个追求。从后面梯次回溯来说,电池寿命越长,实际上电池成本会低。

我们有一个观点:电池本质最核心就是度电成本,可以和风电、火电做横向比较,电池度电成本能达到多少,有机会可以探讨。剩下包括锂能量、快充等等,电池无非围绕这些东西来展开研究。

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高能量密度

空间利用率,包括我们自创的SCL模切技术,可以提高体积能量密度,而体积利用率可以比别人增加1%~2%;极简盖板,目前盖板与以往相比进一步简化,为电池内部空间预留了空间。

尤其是乘用车,留给电池的空间非常有限,如果在有限空间内把利用率用足,这是目前最核心的。比体积利用率在一定上比重量能量力度要求更高的指标,把体积利用率做得更高,续航里程以及其他才能做得更好。

材料角度,包括高镍811/高压实LFP,导入新的负极石墨硅等等,从材料角度来说可以提高电池的能量密度。

辅助材料/结构件减重方面,从最早铜箔10微米到目前6微米,现在已经开始做4.5微米。我们开发最新一款产品单体能量密度可以做到180Wh/kg,用的就是4.5微米的铜箔,对生产制造过程来说,要求会越来越高,包括更薄的隔膜,目前都是铝壳为主,但铝壳厚度也有降低的空间。

预锂技术,在一定程度上可以提高能量密度。

目前能量密度提升是永久话题,虽说大家可能对于1000公里续驶里程车的要求没那么大,但是提高能量密度是永恒话题,因为核心还是为了减重。对汽车来说,同样的电池包,可能现在是50度电,下一步做到60度、70度电不是那么紧迫,但是50度电对应200公斤,能否降到180公斤、170公斤,是整车追求的目标。

 ·开发长寿命

寿命长,可以缓解消费者的焦虑,保值的焦虑、质保的焦虑。电池循环寿命也是我们要追求的,包括从活性界面、材料表面、工艺、使用方面等等综合维度来看如何把电池寿命做长。

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目前车用电池基本起步点是4000次循环,磷酸铁锂电池对C端市场完全没有问题。B端市场6年60万公里,8年80万公里质保也比较有底气。后面做到6000次,目前对于私人购买的乘用车来说,大家都觉得性价比或油价差很低了,经过调研发现,目前很多地方百公里或1公里电费不到0.1元,但是目前在物流车,包括卡车、重卡、工程机械等方面,油电差非常大,投资收益远远算不过来,目前至少达到八年以上才可能把油电差补齐,目前电池成本上下降空间有一些,但不大,只能通过把寿命加长。假设重卡质保能达到100万公里、120万公里,油电差就能补齐,在新能源汽车推广过程中,在重型、大型设备、大型车辆里就有机会,而不像现在完全靠政策引导,因为靠政策引导只是一时之计,长久不了。

现在有些企业提出不衰减电池,无论是对于实际应用来说还是对于新能源汽车推广来说,都具有实践意义。

 ·低温充电

目前制约新能源汽车最大的瓶颈不是续驶里程,无论是三元还是铁锂,三元可以达到600公里续航,铁锂达到400公里续航完全没问题。常温下的续航能力问题目前不存在。电池行业有一个不成文的说法,“长江以南推磷酸铁锂,长江以北推三元电池。”如果东北、西北等地,低温充电是瓶颈。

从我们角度来说,从电池设计、正负极主材等各方面也在做开发工作。

 ·超快充

快充实际意义有多大?我不表态,因为目前快充涉及到方方面面,包括充电桩的改造等等,问题比较多。但从技术研发角度来说,这是一个必须研发的方向,因为还是为了方便大家充电的便捷性。

目前开发的产品1~2c为主,基本目前在20分钟能够从30%充到80%,下一步也在开发4c以上的,主要针对高端车型,包括大众发布的快充战略,我认为主要针对高端车型。快充对于低温改善非常有帮助,低温和快充能力加强,两者有密切关联的。

产品规划

短期内磷酸铁锂还是主流方向,因为我们内部人员定位是做最高性价比,市场上有高端产品,但是普通大众需要的是性价比,10%的人可能会买50万以上的车,但大部分人买的还都是20~30万,甚至十几万的车,目前以代步为主。我们认为磷酸铁锂完全可以满足400公里,甚至500公里续航,如果能量密度可以做到200Wh/kg,系统通过CTP方案能做到160Wh/kg,完全可以做到500公里续航,意味着续驶里程焦虑不存在。上海出租车一天就跑到400~450公里,南京网约车平均一天里程250公里,在座各位每天行驶里程不会超过100公里。从性价比来说,如果能够改善磷酸铁锂低温性能,包括把快充性能补充上来,完全可以满足要求。五年内,这是非常合适的方案。

磷酸铁锂有安全性优势,能量密度,通过新技术导入,完全可以做到200Wh/kg单体。2019年我们推出三元电池做的250Wh/kg,但是2019年推到市场以后,市场反应很冷,就是性价比不如400公里的,所以大家都买400公里的车子。性价比是推动新能源汽车发展核心的点。

为什么推磷酸铁锂?因为磷酸铁锂不含镍和钴等一些贵重金属元素,因为在中国镍和钴70%是依赖进口,目前我们认为从市场推广来说,磷酸铁锂相对优势更加明显。

电池的本质和能源机构的关系

电池行业从去年年底开始大爆发,就是因为目前无论是动力也好、储能电池也好,都立足于动力电池、立足于磷酸铁锂电池,因为整个市场在爆发。磷酸铁锂肩负着发展新能源汽车、肩负着碳中和/碳排放、新能源接入储能强制配置问题,导致量在爆发。发展新能源汽车另外一个目的是为了打破石油美元的紧密关联。

中国能源结构,火电占2/3的比例,二氧化碳排放占比到27%。全球范围内,中国能源结构相对比较脆弱,因为全部是以火电为主。如何打破平衡?目前只能大力发展新能源,包括光伏、风电、核电、水电等等,因为光伏和风电不稳定性,所以必须依靠一部分储能进行调频、调峰。电池市场从去年年底开始井喷,就是因为储能市场大爆发,包括海外储能。大家在社会主义国家,没有感受到使用电的便捷性,其实在海外,像北美去年年底严重的雪灾造成很严重的事故,导致目前在全球范围内,尤其在很多地方,储能市场大爆发。目前我们很多也是在做储能市场,储能市场从去年到现在基本翻了3倍以上。

电池降本核心点是度电成本,电池在材料上降成本目前比较难,从去年年底开始,电池原材料价格大幅上涨,导致电池成本在大幅增加,大大压缩了电池企业利润空间。电池未来价格走势很大程度上跟大宗商品价格关联,比如三元的镍和钴,还包括铜铝等材料。但在制造成本下降方面还是有一些机会,比如去年特斯拉希望把制造成本在目前基础上再降17%,大众要求制造成本再降10%,通过规模化效应可以体现,但下降空间有限。后面能降的空间是通过寿命的延长来实现梯次利用回收方面,把度电成本,就是把大家的使用成本进一步下降,才能让大家获利,这也是我作为行业人士来说,很支持国家推车电分离,因为车电分离以后,可以让大家无忧虑用到新能源汽车。而把电池风险全部转嫁给电池银行,电池银行完全有内发动力把电池用好,把电池价值压榨出来。从国家层面,车电分离可以最大限度压榨电池车辆成本。

从国家规划层面来说,目前目标是能够做到0.1元/度电成本,目前是在0.25~0.3元左右的水平。

为什么短期内推磷酸铁锂电池?因为磷酸铁锂电池把品质做好后完全可以实现从动力电池到储能电池到小动力的梯次利用,尽可能降低用户端成本。

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瑞浦能源简介

我们是行业新兵,也属于新势力。2017年成立,去年进入国内前八,去年销售额达到12亿元,目前从乘用车到客车、物流车、卡车、储能都有布局。

我们是一个电芯厂,电芯是核心产品,可以用在乘用车、商用车、叉车、储能,产品一元多用。核心是把电芯品质做好。

总部在温州,生产基地在广东佛山和温州基地,总规划产能达到56GWh,2023是56GWh的产能,这个产能有没有水分?在座很多人都会说有这么大量吗?有几个点:

1.市场在快速爆发。

2.有效产能跟产能规划不一样,产线节拍是定死的,每日产出数量定死的,安时数、瓦时数大幅下降,有效产能跟产能规划不一样。

3.未来规划:“十四五”期间100G产能,目前开拓欧洲、北美几大车厂,做全球最大性价比的动力电池,让动力汽车走进千家万户。谢谢各位!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202106/23I70260728C501.shtml

文章标签: 政策 电池
 
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