新能源汽车发展对动力电池的期待

[摘要]我国的新能源汽车产业已经取得重要进展。从2011年开始到今年上半年,已累计销售各种新能源汽车超过一百万辆,从2016年世界新能源汽车销售的分布图可以看出,在数量上中国遥遥领先,远超过欧洲的总量,也超过了美国的总量。今天主要谈谈动力电池的成绩与问题。

我国的新能源汽车产业已经取得重要进展。从2011年开始到今年上半年,已累计销售各种新能源汽车超过一百万辆,从2016年世界新能源汽车销售的分布图可以看出,在数量上中国遥遥领先,远超过欧洲的总量,也超过了美国的总量。今天主要谈谈动力电池的成绩与问题。

我国动力电池技术取得了有目共睹的重要进步。据统计,2016年中国锂动力电池企业出货量合计达到30。5GWh,同比2015年增长79。4%,而且,令人可喜的是具有不错的集中度,头两家企业,比亚迪跟宁德时代的市场占有率达到了48%,前12家占到80%。我们已经出现了一批很优秀的企业,领头的企业无论从销售量还是技术水平,均已经跻身于世界动力电池的先进行列。

但是应该看到目前我国动力电池产业总体的技术水平、生产能力以及成本控制等方面与国际先进水平还有差距,离整车发展的要求也有相当大的距离。世界电动汽车几起几落的历史告诉我们,动力电池技术决定了新能源汽车的命运。我这里将电动汽车产业对动力电池的期待归纳了一下,主要有几个方面:高安全性、高性能、长寿命、低成本、高质量、可回收再利用,从产业角度看,应该具备具有与新能源汽车发展相适应的规模,要建成强大的产业链,要有持续创新能力与国际竞争力。

先说安全性。目前新能源汽车安全性的问题相当严峻,新能源汽车突出的安全事故是火灾,我们不时会听到新能源汽车着火的消息,照此下去,事故多了,难免就会有一些重大的伤亡事故,后果将不堪设想,必须引起高度重视。没有安全性,就无从去谈高性能,无从去谈规模化生产应用。

怎样解决安全性问题?安全性就是要从研发设计做起,首先要解决好电芯设计的安全性,然后才是电池系统的安全性,最后是使用与维护的安全性。期待依靠复杂昂贵的系统技术来使用不安全的电芯是不可取的,安全性要从根基做起,说的极端一点,最安全的电池就是不会着火的电池。那样的话,电池系统设计便会大大简化,成本、重量都可以大大降低。安全性是设计出来的,是制造出来的,不是靠监控出来的。监控虽然很重要,但是它仅仅是一个辅助的手段。所以电池行业的同行们,就是要努力设计出高安全性的电池产品,这是我们的首要任务。

第二点,要持续创新提高电池性能,满足新能源汽车发展需要。这点大家已经说了很多了,我就不重复了。能量型电池要提高能量密度,同时兼顾功率密度,以满足消费者对快充的需要。功率型电池,要努力提高它的能量密度,使得电池轻一点,成本低一点。新能源汽车最终能发展到怎样的水平,取决于未来电池做成什么样,所以应该持续创新,不断提高电池的性能。

第三,我认为电池寿命非常重要,它也是电动汽车最终能否成功的关键因素之一。关于动力电池寿命的讨论,一种看法是与汽车同寿命,大约2000次。我不赞成这种定义。其一,不能只考虑10万公里的寿命,这是对消费者的最低承诺,(比亚迪公司承诺动力电池终身质保),一辆传统汽车用到二三十万公里时各方面的技术状况还是很好的,一部发动机的寿命达到几十万公里是很平常的事情,还要考虑汽车使用状况的差异,电池寿命本身呈某种概率分布,电池系统又是由众多的单体组合而成的,因此要有足够的裕量;其二,当电池从汽车上退役时,还有约80%的容量,如果内在质量优良,完全可以再利用到储能等其他用途,还可以再利用一个周期,提高其再利用价值等于降低了全寿命周期的成本。即汽车报废时,电池还有它的第二次寿命,这应该是我们追求的目标

第四,我们要采取精益生产理念努力降低成本。现在电池的成本很高,造成整车的成本也很高,这几年有国家的高额补贴支撑着,但是这个补贴是暂时的,到2020年以后购车补贴要全部退出,整车厂的补贴没有了,也就不可能拿高价格购买电池,否则大家都做不成。所以成本问题是现在就应该认真考虑的一个非常大的问题。我前一段去广汽调研,他们认为电池系统如果能做到每瓦时0。6元,电动汽车在没有补贴情况下具备与传统汽车的竞争力。我把0。6元/瓦时的信息传递给一个电池行业的朋友,他们觉得简直是不可思议,难以做到。我们不能确定0。6元/瓦时能不能做到,但是这里传递一个重要信息,目前的电池成本必须大幅度降低,才能满足新能源汽车产业发展的要求。要知道高质量、低成本是汽车产业百余年不懈努力的结果,是汽车工业的重要特征。福特公司创造的流水线生产方式,第一次大幅度降低了制造成本,使得汽车由原来只有少数贵族享用的奢侈品变成了普通人买得起的商品。丰田公司创造的精益生产方式,再一次变革了汽车工业,让消费者能够享用到既便宜又高品质的汽车产品。我们常常会惊叹一部那么复杂精致的汽车产品,寿命可靠性做得那么好,成本做的那么低,这是人类智慧与百年努力的结晶。所以说,大幅度降低成本是电池企业要改变观念去面对的一个巨大挑战。

第五,要改变电池行业质量的面貌,要让电池行业的质量达到汽车工业质量水平。目前相当多电池企业的质量水平不高,最糟糕的办法是“筛选”,从一批总体质量很差的产品中“筛选”出“合格品”来。你认为筛选进来的产品是好产品吗?不是。因为整批产品质量都是不好的,只是因为它的参数呈现一定的概率分布,让有些产品的参数落在合格区里,你是能够从中间“筛选”出合格品来的,但绝不表示这些“合格”的产品具有好的质量,他们在今后的使用中很快会出现问题,没用多久再拿去检查,已经是不合格品了,而且离散的更加严重,用这样的单体做出的系统、装备的汽车能用得住吗?什么样的系统均衡技术都是无意义的。被“筛选”掉的不合格品还造成很大的浪费,增加了成本。第二种办法是“分选”,这也是在总体一致性达不到汽车电池系统要求情况下,采用的“掩人耳目”的办法,道理是一样的,因为产品质量是内在的,不会因为“分选”而获得本质的改善。以上这些办法在现代汽车零部件生产中是不采用的。在汽车工业中采用“过程能力指数”CPK值来衡量产品的质量水平,要求该值达到1。67,而大多数电池企业产品的CPK值达不到这个要求,这点需要加倍努力。

第六,加快电池规格化的进程。虽然最近出台了电池的模块尺寸标准,我觉得这个标准列出的序列太多了,几乎把市场上存在的规格都列进去了,我认为这样的规格标准,就等于没有标准一样。制订这个标准的目的就是要减少规格数量。现在这个规格标准是一个“老好人”的规格,那这个规格有什么用?所以我建议,再重新制订一个,应大大减少规格数量。因为要回收再利用,如果规格五花八门,回收再利用怎么做?第二,从电池产业本身考虑,你的设备规格、工装规格也随之多种多样,怎么有利于降低成本?更谈不上将来有通用互换的可能。所以我觉得从整个产业的利益考虑上,必须为减少规格而努力。

第七,要建立强大的产业链和产业集群。我们的集中度已经呈现出不错的趋势,但要知道,我们现在的新能源汽车年产量还只是50万辆,如果到了500万辆、1000万辆,现在的动力电池产业能够满足需求吗?如果中国的电池产业要想作为全世界的强者,每一个大的电池厂都要带出一批很强的上游产业链,包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、制造设备等等。我认为对这点要有统筹规划,希望到2020-2025年能够形成几个巨型的产业集群和基地,所以我们现在就应该围绕建设强大的产业集群进行策划与布局。

第八,电池企业要与整车企业建立紧密联盟,加快步伐做强做大。目前是一个非常重要的时期,优秀的电池企业正在迅速成长。电池企业要加紧与整车厂建立产业联盟,这也是我给很多电池厂的建议,眼前的门庭若市有可能是暂时的,国外优秀的电池厂进入是早晚的事情,所以我们要随时做好准备面对强大的竞争对手。电池厂还应该考虑做好生产基地的合理布局,将生产工厂建到整车厂附近,这样可以大大降低物流成本,同时满足汽车工业精益生产方式的要求,实现及时供货,零库存,降低成本。同时在这里我也呼吁整车企业应该有义务来扶植本土的电池厂,共同努力建立强大的新能源汽车产业体系,改变传统汽车核心零部件依赖国外的状况,避免重蹈技术空心化的覆辙。

第九,动力电池的回收利用已经迫于眉睫。据有关机构说,到2020年我国将有约20万吨的动力电池要退役,以后每年将以几何级数增长,如果安排不好有可能是一场新的环保灾难,大家口头上都在说电池回收很重要,但是落实这件事情的却很少,所以我希望动力电池回收不只是口头上,应该得到落实,一方面要明确责任制,一方面要考虑与汽车报废管理制度的协调,最近我了解到一些城市政府已经着手建立相关体系、制度与布局相关产业。只有做好回收再利用,才能最终实现新能源汽车绿色环保的目标。

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责任编辑:左瑾
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