10月28日-29日，由嘉定政府支持，蓋世汽車及國(guó)家特聘專家汽車組聯(lián)合主辦的“2020第十二屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨第八屆汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇”隆重召開(kāi)。此次論壇以“思辨謀局，創(chuàng)新落地”為主題邀請(qǐng)百名權(quán)威嘉賓，共同探討中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在新形勢(shì)、新格局和常態(tài)化疫情防控下，有序發(fā)展的思路舉措。會(huì)議期間，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰發(fā)表了題為“動(dòng)力電池產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)路線圖演化”的主旨演講。

以下為演講實(shí)錄：

謝謝王芳博士的介紹，也感謝蔡博士的推薦，因?yàn)槲覀円黄鹩行覅⑴c2.0版路線圖里面分部分的工作，蔡博士負(fù)責(zé)的是電驅(qū)動(dòng)這一塊，他會(huì)介紹，我和肖成偉主任負(fù)責(zé)動(dòng)力電池這一塊，我稍微改了一下題目，講路線圖和材料創(chuàng)新例子。

動(dòng)力電池應(yīng)該說(shuō)是大家很關(guān)注，所以路線圖也是有非常必要的理由來(lái)進(jìn)行修訂，因?yàn)檫M(jìn)步確實(shí)是非常之快，我先講一下，做鋰電池我有幸做了30多年，88年到物理所開(kāi)始做鋰二次電池，從90年底鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化，我有幸參與中國(guó)鋰離子產(chǎn)業(yè)化過(guò)程，我在物理所做基礎(chǔ)研究，現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)有一百多人主要是在做一些創(chuàng)新性的工作，當(dāng)然也要支撐這個(gè)行業(yè)的發(fā)展做一些技術(shù)的推廣。

另外一塊就是從18年開(kāi)始，為了加速新一代材料的應(yīng)用，我們?cè)跂|莞的松山湖材料實(shí)驗(yàn)室里面做了一些材料中試實(shí)驗(yàn)，跟我們動(dòng)力電池性能的進(jìn)一步提升有一些關(guān)系。

言歸正傳，先講一下路線圖的情況，因?yàn)榍疤炱嚬こ虒W(xué)會(huì)已經(jīng)公布了2.0版的路線圖，在電池這一塊它跟1.0版相比對(duì)能量型的電池滿足純電動(dòng)汽車，能量功率兼顧型的動(dòng)力電池滿足PHEV，還有用于HEV的高功率的電池，分類清晰，我想也是為了適應(yīng)現(xiàn)在的混合動(dòng)力和純電動(dòng)在公路交通電動(dòng)化這一塊的長(zhǎng)期共存的情況，當(dāng)然電池本身也是蠻復(fù)雜的事情，所以說(shuō)從電池到系統(tǒng)，從關(guān)鍵材料到制造、測(cè)試和回收等，王芳博士牽頭做了這個(gè)測(cè)試評(píng)價(jià)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)這一塊，這個(gè)也是非常之重要。

電池這一塊從十年前來(lái)講，那時(shí)候咱們還在討論它的性能能夠到什么水平，它的成本能夠到什么水平，今天我們知道，這些進(jìn)步比我們當(dāng)時(shí)樂(lè)觀預(yù)期的還要更快一點(diǎn)，因?yàn)榈搅?9年的時(shí)候，產(chǎn)業(yè)開(kāi)始有了一定的規(guī)模，十年前我們預(yù)測(cè)的一些東西，大膽預(yù)測(cè)的一些東西，19年基本上都實(shí)現(xiàn)了，不是指的規(guī)模，是指它的性能，我們可以看到，中國(guó)的電池產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)始占住了一個(gè)不錯(cuò)的位置，無(wú)論是三元電池，還是鐵鋰電池，在乘用車和商用車之間都會(huì)有一些配套，所以它的很多指標(biāo)已經(jīng)出來(lái)了，能量密度能夠到多少、里程能夠跑多少，以前一次充電跑500公里是不可想象的事情，今天大家已經(jīng)覺(jué)得很正常了。接著就是電池成本能不能到1塊錢每瓦時(shí)，三元材料電池都做到了，鐵鋰還會(huì)更便宜一些。

還有就是技術(shù)的進(jìn)步，電池的能量能不能到200瓦時(shí)每公斤，現(xiàn)在連磷酸鐵鋰最高做到了190，更不要說(shuō)三元的電池，現(xiàn)在已經(jīng)是逼近300瓦時(shí)每公斤，所以大家不斷看到這一塊的進(jìn)步。

特別是我們可以看到它的價(jià)格下降，10年前5塊錢一個(gè)瓦時(shí)，我覺(jué)得是指單體電池，現(xiàn)在到了5毛錢一個(gè)瓦時(shí)，所以這種對(duì)于汽車行業(yè)的支撐都是看得見(jiàn)的，連特斯拉的model3都降價(jià)了，所以我覺(jué)得這個(gè)里面有很多是中國(guó)電池技術(shù)進(jìn)步的因素。

另一方面講，過(guò)去因?yàn)?a class='link' href='http://www.idc61.net/tag/補(bǔ)貼' target='_blank'>補(bǔ)貼的政策更多偏純電動(dòng)汽車，有一點(diǎn)PHEV，所以說(shuō)高功率電池這一塊的重視程度不夠，但是今天隨著HEV這一塊得到了廣泛的共識(shí)和認(rèn)可，今天我們可以看到，鋰離子電池也在混合動(dòng)力包括PHEV這一塊做好了準(zhǔn)備，后面還有大家關(guān)心的固態(tài)電池，今天實(shí)際上是半固態(tài)電池，一些初創(chuàng)企業(yè)開(kāi)始做出3百瓦時(shí)每公斤以上，甚至4百瓦時(shí)每公斤半固態(tài)的。全固態(tài)的這種硫化物電解質(zhì)電池也在開(kāi)發(fā)之中。

所以這次發(fā)布的2.0版路線圖從7個(gè)方面對(duì)未來(lái)十幾年的發(fā)展做了一個(gè)展望，我們相信從電池這邊看能夠滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，早上我聽(tīng)到了很好的討論，內(nèi)燃機(jī)也在快速進(jìn)步，HEV電池需求也非常之迫切，從目前的情況來(lái)講，我個(gè)人認(rèn)為電池技術(shù)的進(jìn)步，特別是十年以后真正的全固態(tài)電池有希望出現(xiàn)進(jìn)一步的性能提升。

我們可以想見(jiàn)汽車將會(huì)出現(xiàn)不同的品種和不同的物種，今天我們?cè)谟懻揌EV也好，討論EV或者是討論燃料電池和汽車也好，它是基于今天的汽車，你們可以看到這次整個(gè)的路線圖是把智能化這一塊，智能網(wǎng)聯(lián)放在一個(gè)重要的位置，因?yàn)橹悄芫W(wǎng)聯(lián)它可以讓汽車成為一個(gè)不同的物種，那可能會(huì)在現(xiàn)在每年不到3千萬(wàn)臺(tái)基數(shù)之上出來(lái)更大的批量的新物種車輛，那個(gè)時(shí)候的電池就需要提供更好的支持。

細(xì)節(jié)就不講了，因?yàn)槁肪€圖都有一些描述，所以說(shuō)不僅僅是設(shè)計(jì)和制造的問(wèn)題，我們也會(huì)考慮整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以說(shuō)電池從生到死的技術(shù)都有一個(gè)描述。

電動(dòng)汽車對(duì)電池有全面的要求，所以說(shuō)做這個(gè)路線圖也是復(fù)雜的活，從去年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外的電池企業(yè)、材料企業(yè)，包括整車企業(yè)，還有做基礎(chǔ)設(shè)施的，一百多位的同仁，感謝他們經(jīng)過(guò)差不多一年的努力，在中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)強(qiáng)有力的組織下，我們把這個(gè)表格編出來(lái)了。

這個(gè)路線圖是2.0版的，16年發(fā)布的是1.0版，1.0版里面大部分都人關(guān)注的是能量型電池比能量達(dá)到多少，350瓦時(shí)每公斤之類的，還有這個(gè)成本是多少，能夠把它降到1塊錢一瓦時(shí)嗎？今天看那個(gè)過(guò)高的比能量指標(biāo)基本上是沒(méi)達(dá)到的，成本的指標(biāo)是超額完成的。

按照這個(gè)路線圖，先往近處看，到2025年的時(shí)候，可以預(yù)期動(dòng)力電池系統(tǒng)成會(huì)在每瓦時(shí)5毛錢以下，這個(gè)里面有一些描述，因?yàn)?016年路線圖的預(yù)測(cè)經(jīng)過(guò)了4年的檢驗(yàn)，大部分是靠譜的，現(xiàn)在我相信這個(gè)也會(huì)比較靠譜，大家未來(lái)幾年會(huì)檢驗(yàn)這個(gè)。

2030年的時(shí)候我覺(jué)得是一個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)有的汽車主要是作為交通或者運(yùn)載工具，是運(yùn)人或者運(yùn)貨的，在未來(lái)幾年我們可以看到有更多的新物種汽車是用來(lái)作為生活、工作及娛樂(lè)的空間，所以預(yù)期2030年的時(shí)候中國(guó)會(huì)生產(chǎn)出更多的車，從電池這一點(diǎn)看在那個(gè)時(shí)候它會(huì)滿足它的需求。但是對(duì)于這種咱們今天的運(yùn)載型的車輛，HEV和燃料電池混合動(dòng)力的車輛還有很大的空間。

對(duì)于材料我們也有一個(gè)預(yù)測(cè)，不能離開(kāi)應(yīng)用場(chǎng)景去聊某一種材料，有一段時(shí)間大家老是去爭(zhēng)到底是磷酸鐵鋰的還是三元的電池更有前途，因?yàn)檐囕v的性能和經(jīng)濟(jì)性的要求是多元的，我們看到的這些主要的動(dòng)力電池的材料都列上了。無(wú)論是三元還是磷酸鐵鋰的材料，到三五年之后我們認(rèn)為它們還是電池行業(yè)的主流材料，還有成本更低、性能更高的材料，逐漸在未來(lái)5年走向應(yīng)用。

編制這樣的路線圖的時(shí)候，每一種材料都不能少，如果是因?yàn)橄埠冒涯承┎牧先サ簦蔷筒皇亲鹬厥袌?chǎng)決定權(quán)的行為了，會(huì)變成專家們或者是學(xué)會(huì)，甚至延伸到政府的主管部門想支持什么、不支持什么，這個(gè)是由市場(chǎng)來(lái)決定的，我內(nèi)心確實(shí)認(rèn)為三五年以后它仍然是多元的。

因?yàn)楹竺孢€有固態(tài)電池的報(bào)告，所以我不會(huì)專門來(lái)講這個(gè)，在材料這邊我可以多講一點(diǎn)，鋰離子電池為什么生命力這么強(qiáng)？1990年代初開(kāi)始走向市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)30年，從手機(jī)到電腦，從汽車動(dòng)力到電力的儲(chǔ)能，不說(shuō)橫掃，也差不多是這個(gè)意思。所以今天它給汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了深刻的變革，在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)會(huì)帶來(lái)電站建設(shè)的變革，這個(gè)里面最關(guān)鍵的是什么呢？是材料。它材料體系非常之豐富，這是歷史上的電池從來(lái)沒(méi)有過(guò)的。

這是我們之前做的最基礎(chǔ)的研究，在今天證明是有價(jià)值的，差不多在25年前我們做無(wú)鈷的鎳酸鋰材料，至今天是繞不開(kāi)的話題，動(dòng)力電池必須要把這個(gè)鈷用量降下來(lái)可以看到，每一次應(yīng)用的材料出現(xiàn)變革，或者是前面十幾年、二三十年打下基礎(chǔ)的，有人喊無(wú)鈷的電池，所以這一塊的討論比較熱。第一代無(wú)鈷的材料錳酸鋰還在大量生產(chǎn)，但電池主要是用在兩輪車上，現(xiàn)在它主要是靠?jī)奢嗆噿赍X。新能源四輪車我認(rèn)為還是一個(gè)打基礎(chǔ)的時(shí)期，因?yàn)槿珖?guó)一年才一百多萬(wàn)輛，什么時(shí)候到了幾千萬(wàn)輛才是正常成熟時(shí)期。

第二代無(wú)鈷的材料是磷酸鐵鋰，當(dāng)時(shí)新聞出來(lái)，特斯拉說(shuō)要用中國(guó)無(wú)鈷電池，有人發(fā)了一個(gè)信息問(wèn)這個(gè)到底是什么？我說(shuō)這個(gè)應(yīng)是磷酸鐵鋰電池，不用很驚訝，磷酸鐵鋰電池非常安全，還長(zhǎng)壽命、低成本。十幾年前我們批量生產(chǎn)的鋰離子電池，08到10年的時(shí)候這個(gè)法國(guó)電力的測(cè)試了，有6千次的壽命，從10年到11年我們放了2千多臺(tái)車做共享租賃，在歐洲近10年跑下來(lái)了，我很高興聽(tīng)到今天他們說(shuō)沒(méi)有一臺(tái)車的電池是需要更換的。

我們最近在推下一個(gè)完全無(wú)鈷的材料現(xiàn)在大部分在無(wú)鈷材料研發(fā)的都是通過(guò)三元材料加鎳減鈷來(lái)做，還在一個(gè)持續(xù)的過(guò)程之中，但是我更還希望把電池的成本更大幅度降下來(lái)，因?yàn)闊o(wú)論是5百還是7百公里電動(dòng)車，今天都不再是一個(gè)問(wèn)題，所以我特別希望成本能夠繼續(xù)降，安全提升上去。這個(gè)是我們做了的高電壓鎳錳酸鋰材料方面工作，把目前成本最低的錳酸鋰的四分之一的錳換成鎳就是可以變成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)二元正極材料，高這個(gè)材料需要充電到超高電壓，相對(duì)于金屬鋰達(dá)到4.9V，就涉及到穩(wěn)定性的問(wèn)題，今天我們可以看到這樣的電池、用改進(jìn)的材料，同樣的電解液，在室溫情況下和高溫下穩(wěn)定性不輸給三元材料。

這件事情做下來(lái)以后解決的問(wèn)題是什么呢？就是目前的一塊磷酸鐵鋰電池?fù)Q成它電壓提升了40%，意味著同樣的尺寸能量提升40%，每個(gè)瓦時(shí)成本又降低了30%左右，這是一個(gè)已做到中試的工作。另外一個(gè)工作推負(fù)極材料的改進(jìn)，因?yàn)閯?dòng)力電池還有一個(gè)快充的問(wèn)題，你怎么去解決？電池的負(fù)極材料也有很多，今天用的更多是石墨材料，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)有一種金屬，就是錫，與鋰結(jié)合后形成的是合金，這個(gè)合金可以讓鋰離子快速被傳輸，至今天我們持續(xù)做了20幾年，可以看到，如果是石墨的話，你在快充的時(shí)候能夠充進(jìn)去的容量很少，特別是在低溫下面，零下20度的時(shí)候能夠充進(jìn)去的極少，但是這個(gè)材料即使在零下20度的時(shí)候也能比較快速地充電。這個(gè)工作現(xiàn)在做到什么程度呢？過(guò)去我們知道把塊材做出來(lái)，把它的納米顆粒做到石墨里面去，今天我們能夠做到的就是把它做到納米的碳管里去，這樣鋰離子可以快速輸運(yùn)，如果電極有添加它做成的納米線，做成鋰離子的快速通道，我們可以看到這個(gè)材料的加入既提高了電極的比容量，也可以實(shí)現(xiàn)快速的充電。

所以在未來(lái)5年里電池技術(shù)會(huì)進(jìn)步，一些材料已經(jīng)開(kāi)始準(zhǔn)備出來(lái)了，這個(gè)就是把一些研發(fā)的東西變成可以支撐行業(yè)發(fā)展的工作，未來(lái)的發(fā)展有很好的機(jī)會(huì)，這就是我匯報(bào)的內(nèi)容，謝謝大家！

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