為什么要發展電動車?很多人都很清楚。很多人在考慮電動車是不是方向,因為現在不大容易賺錢,今年電動車的發展速度也減慢了,我個人覺得其實從很多目標來說,我們都會確定電動車一定是一個方向,出現了問題,國家會進一步思考,但是這一定是方向,大家要看重。無論是經濟、社會、發展,尤其我國的汽車產業從中央來說要變成汽車強國,電動車是沒有選擇的一條路,必須要走,而且從全球來說也是很好的方向。對于我們國家,各個方面條件是具備的,也是一個很好的方向。
這是國際能源機構的預測,2030年得有2.2億輛電動車,這種電動車絕大部分是純電動車,會走進千家萬戶。這是發展方向。一個新產業鏈是復雜的體系,它要走進社會是很復雜的過程,今天電動車已經到了引入市場的轉折點,現在發展慢是由于原來發展太快,但跟別的行業相比是發展快的。世界上最強的車場都已經殺入電動車了,比如說大眾,在上海大眾的計劃,現在做的所有生產線都是混合生產線,并且逐步把電動車比例提升上去。按照規劃,5年后,上海大眾就不生產燃油車了,全部生產電動車,這是到了轉折點,轉折點的標志是傳統燃油車增幅會下降,但是會保有一定的量。但是,電動車會有一個非常快的增長。這是一個行業的發展情況。
中國的增長肯定是快的,就不多說了。中國補貼退出之后,現在增長有所放緩。現在還有一些技術上的問題,包括里程、成本和安全等幾個方面的問題。
全世界的科學家在能源領域,對鋰電的研究是非常多的,占的比重是最大的。一個體現是全球發的文章中,在能源領域,鋰電已經超過三分之一,基本上是主流的方向,有很多的體系在做。從產業鏈和學術界的綜合來看,可能最現實的還是在現有的體系上不斷的改進。像大家講的動態電池什么時候裝在車上,這個有非常大的確定性,也有可能永遠不會裝在車上。這是我們國家的路線圖,現在300瓦/時逐漸變成主流產品,從學術界來說還有很多的研究,一個是鋰電池,它發展了60年歷史,但還是在實驗室待著。鋰電負極全球的研發力量加入,但是還沒有解決一些技術問題,目前的技術進步還沒有可以走向產業的階段,基本上是處于探索。
再說價格,價格是最大的焦慮,車輛是價格非常敏感的,所以價格就非常的重要。下一階段電池的成本會非常低,我得到的信息,C公司給主流車場的報價,2020年底,模組會是7毛錢,就會非常低了。可能很多企業就抗不住了,7毛錢怎么弄啊。平臺量的提高,自然就會降低成本。價格是很重要的,價格之后就是比能量。大家會把能量看在材料上,全世界的科學家80%也是材料科學家,他們在做很多努力。作為動力電池來說,從材料、電芯、電芯工程再到模組,它對提升能量有很大的貢獻。目前來看,在材料層面提高是很明顯的,比如說材料200毫安時/3.7伏至300毫安時/3.7伏,這就是明顯的提高。在電芯階段還有40-50%的提高;模組的潛力很大,現在也有企業在做模組電芯,就是電芯和模組統一的設計,有企業告訴我,他們已經接近200瓦時/公斤的模組,這個也是很大的提高。早期做動力電池的時候,2007-2008年,模組是80瓦時/公斤,現在快做到近200瓦時/公斤了,會有很大幅度的提高。
從材料角度來看,有一個非常清晰的脈搏,有大家非常熟悉的材料,今天跟大家講的有兩個材料:1.紅磷;2.硅碳。硅碳也是一位企業家在持續的關注,還是會有一些進步,能看到一些希望,我下面會稍微介紹一下。
我們最近發表了一篇文章,紅磷在1400毫安/時/克的條件下做很好的循環,現在能達到一兩千次。這個材料在做快充時,都會有很好的貢獻。達到目前電池的密度情況下,厚度是需要16微米,是非常薄了。這樣的話,體積:能量?和?密度:能量都會高一些,但是電壓會高一些,安全也會好很多。這個材料將來會在混動電池,在平衡量要求不那么極端的情況下,做混動電池具有非常好的前景,現在也有公司在進行產業化,至少材料成本是比較大的突破。
另外一個是硅,硅是非常難做的,2000年我們開始做硅,快20年了。這個是硅的曲線,在充電過程當中有一個平臺,這個平臺有很多的不同項目,最近我們也做到差不多1400毫安/時/克的情況,我想也可以有非常好的循環性能,現在我們也找到了一些從科學上為什么衰減的原因。如果一些問題有突破,硅還是很有希望的。我們也測算了一下,如果單獨的硅可以用的話,也能把負極的厚度可以降到十幾微米,能大幅提供電池的能量。體積同樣還是需要做電極工程,現在也是有方案的,材料就可以有期待了。
這是一個放電曲線,從電動車的角度來說,大家都希望開發比較理想的曲線,平衡量比較高,曲線有一定的斜度,不要像現在一樣比較低的狀態。這也是正極材料研發的方向,目前這個方向在汽車廠會有研發的進展,它在未來是很好的方向。
講到電極工程,做電池的人都很熟了,我們做材料的總反應時,就可以簡單推算一下正極、負極等等,在這里面最重要的一點是厚度越來越薄,如果是現有的基礎上再薄,動力電池就很難做到安全,開發新的機械強度非常高,又非常薄的隔膜,這是重要的方向。這是電芯的設計,大家都很熟了,也是有很大的潛力提升。不同的電池會有不同的要求,在傳熱方面也是很大的挑戰,這些大家都很熟了。
從科學家的角度來說,都希望顛覆性的技術來提升電池的發展,但是,實際上是很難的,因為顛覆性的技術做起來都有很多問題需要解決,是漸變式不斷的發展。這么多年來,電池能量不斷的提升,基本上是漸進式的發展。為什么講這個圖呢?就是很多新技術它們很難做的,你會發現一個新技術雖然很吸引人,但是真正用的時候會有很多的問題。
說到電解液的不穩定,這些都有很多的問題,綜合性來看,我們今天主流的材料都是能吸收的,很多材料可以看出來,要達到很高頻率的電池,你可以選擇非常非常的少,從電極的層面就可以看得出來。這個是電池衰減的問題,非常非常多,要把一個電池做好非常不容易,也是很大的挑戰。現在很多做房地產的要來做電池了,恒大也有這個考慮,但是這是很大的挑戰,這是各種材料,目前能達到的能量情況。大家都比較熟的就不講了。
這些都是目前研究的情況。從我個人來說,硅負極還是比較有希望的負極,可以期待。還有紅磷,而且它的循環性能做的比較好,是有比較好的實用性。
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