北京當(dāng)升材料科技股份有限公司董事、總經(jīng)理李建忠
“2019中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國(guó)際論壇”于2019年8月30日~9月1日在天津?yàn)I海新區(qū)隆重舉行。本屆論壇的主題為“全面深化改革開放 發(fā)展壯大新動(dòng)能”。會(huì)上北京當(dāng)升材料科技股份有限公司董事、總經(jīng)理李建忠發(fā)表演講。
內(nèi)容如下:
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位來(lái)賓大家上午好!非常感謝中汽中心,在這里和大家一起就動(dòng)力鋰電正極材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行討論。
今天講三個(gè)方面,一個(gè)是關(guān)于整個(gè)體系的情況,以及未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),還有目前大家關(guān)心的,對(duì)于三元正極材料的安全性問(wèn)題解決的方案和大家做一個(gè)交流。
首先來(lái)看目前的動(dòng)力用的正極材料的主要的體系,主要是三類,一類是包括NMC和NCA的三元材料,目前單體能量密度可以做到280,在PACK領(lǐng)域可以超過(guò)160。第二類是磷酸鐵鋰,目前單體超過(guò)180,系統(tǒng)的能量密度目前可以做到145左右。當(dāng)然還有一部分是錳酸鋰,從目前主流的一些來(lái)看,不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的主流車型這幾年也是這樣,逐漸有能量密度的提升。也可以看到,它的能量密度也有了很大的提高,特斯拉能量密度提升比較快一些,包括國(guó)內(nèi)的車型基本在160每千克以上。
從國(guó)際上的一些車型和國(guó)際上的主要電池廠來(lái)看,目前主要選擇的材料體系來(lái)看,不管從日本的索尼還有包括NSC,NCM還是占大多數(shù)的。 現(xiàn)在,也在開發(fā)811(音),遠(yuǎn)景在沒收購(gòu)之前,提供第一代的811,現(xiàn)在開發(fā)第二代811,雖然沒有推出出來(lái),為了慎重起見,又測(cè)試了一遍,也說(shuō)明了一個(gè)負(fù)責(zé)任的態(tài)度。
國(guó)內(nèi)的電池廠和國(guó)內(nèi)配套的車,目前來(lái)說(shuō)也是三元占了大多數(shù),在大巴和乘用車方面包括磷酸鐵鋰有一部分。
333、523不講了,目前到6這一系列,其實(shí)6也發(fā)生了很大的變化,從最初的60現(xiàn)在做到65,甚至到了70,那么目前6列的最高的容量也將近了1:9,循環(huán)壽命比較好。 從整個(gè)的可比容量來(lái)說(shuō),可以做到210以上,它的循環(huán)壽命常溫的2000次以上,高溫循環(huán)也可以做到1200次以上,足以滿足整個(gè)使用壽命的要求。
這是NCA的,可比容量做到215以上,壓實(shí)密度在3.7以上,而且表示了很好的循環(huán)壽命。其實(shí)到了第三代,現(xiàn)在我們?cè)谧龅拈_發(fā)出來(lái)的既不是簡(jiǎn)單的NCM,也不是簡(jiǎn)單的NCA,長(zhǎng)城也是我們的客戶,開發(fā)了四元材料,其實(shí)就是NCMA,現(xiàn)在韓國(guó)的國(guó)際客戶他們用第三代的,實(shí)際上就是NCMA。加了A以后,輸出性比較好,如果是M,在同樣的鎳含量下容量表現(xiàn)更高,NCMA以后,基本上輸出性、容量各方面表現(xiàn)都比較突出,也表現(xiàn)比較好的循環(huán)壽命。
還有一個(gè)是磷酸鐵鋰,其實(shí)現(xiàn)在磷酸鐵鋰已經(jīng)到了單晶化和納米化,在實(shí)驗(yàn)室可以做到可比容量已經(jīng)是160以上了。表現(xiàn)出非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。當(dāng)然如果我們做成磷酸錳鐵鋰,它的可比容量提高改變不是太大,但是它的電壓平臺(tái)從3.3提高到3.8,要提升20%到25%,但是實(shí)際做成電池能量密度提升到15%左右,說(shuō)明還有提升空間。最主要的是它表現(xiàn)了非常好的一個(gè)熱穩(wěn)定性,同時(shí)還有循環(huán)性,以及它的倍率性。這個(gè)材料假設(shè)提升到了3.8V,我們可以和三元進(jìn)行混合使用,保證了循環(huán)壽命、熱穩(wěn)定性都很好,成本又很低。如果把它的壓實(shí)提升一下,尤其在負(fù)極上面做一些工作,能量密度上升以后,這一款材料表示出很大的優(yōu)勢(shì),所以比亞迪說(shuō)明年把體積密度提升50%以上,反正提高百分之二三十還是有可能的,這是目前的幾款材料的現(xiàn)狀。
我們看一下未來(lái)的趨勢(shì),我們先從車廠來(lái)看,介紹一下歐洲的車廠。跟寶馬我們也都是多年的老朋友了,定期保持技術(shù)上的交流,德國(guó)寶馬那邊也到當(dāng)升這有四五次,看看寶馬,基本上也是有一個(gè)續(xù)航里程的要求,成本降低的要求,希望能夠在2025年前后他們的能量密度有一個(gè)大幅度的提升,但是用的可能是固態(tài)電池,這是他們的一個(gè)路徑。
那么這是歐洲另外一個(gè)主流車廠,也是和當(dāng)升合作的。 到2025年,他們希望到500公里以上,這個(gè)要到800瓦時(shí)以上的,當(dāng)然續(xù)航能力達(dá)到700以上,他們?nèi)匀皇鞘褂霉虘B(tài)鋰電電池這一塊,跟寶馬有點(diǎn)類似。成本上希望到明年能降到每千瓦時(shí)小于100歐,目前其實(shí)已經(jīng)到了這個(gè)成本,從今年上半年來(lái)看國(guó)內(nèi)的成本大概在800-900千瓦時(shí)。剛才的材料體系也是用三元高鎳化或者是其他的路線實(shí)現(xiàn)的,基本追求的目標(biāo)是一樣的。
一個(gè)是來(lái)自于日本的合作伙伴,大家可以看到,它在右下角的正極材料體系仍然是熱穩(wěn)定性比較高的高熱材料,所以它也是追求這么一個(gè)目標(biāo)。
這是咱們中國(guó)代表的一家電池廠,基本上也是目前它可以做到了如果是單體超過(guò)280,到明年可以做到300-350千瓦,需要在負(fù)極上做一點(diǎn)文章了。2025年以后,也是用到了固態(tài)鋰電,希望達(dá)到350以上。所以總的來(lái)說(shuō),電池的一個(gè)路線,基本上沿著現(xiàn)在的還是在液態(tài)鋰電下進(jìn)行改變,走向固態(tài),當(dāng)然還是在鋰電池下。按照這個(gè)材料的路線,基本上也是這樣,比如說(shuō)以三元材料為例,單晶化、高鎳化,在未來(lái)我想過(guò)三五年,會(huì)取得突破,成本會(huì)進(jìn)一步降低。
從成本的角度講,應(yīng)該是逐年下降,但是這里目前可以這么說(shuō),單算它的原料和制造成本一定是實(shí)現(xiàn)我們所說(shuō)的1塊錢一下,但是追求到五毛六毛,前提是原材料成本恢復(fù)到正常,也就是說(shuō)做到鎳在12000每斤, 但是如果原材料反復(fù)操作,那個(gè)時(shí)候要達(dá)到成本降低,可能還不大,所以原材料是很關(guān)鍵的,技術(shù)上是沒問(wèn)題的。當(dāng)然未來(lái)作為福利蒙及進(jìn)展也是比較快的。 當(dāng)然,固態(tài)鋰電的開發(fā)我想過(guò)個(gè)三五年也會(huì)有突破,從實(shí)驗(yàn)室來(lái)看,如果是用622做的話,而且是采用全固態(tài),包括負(fù)極也采用金屬鋰負(fù)極,這個(gè)可比容量做到180以上,和液態(tài)鋰電池下的水平差不多,而且循環(huán)利用得到了改善。這是未來(lái)的趨勢(shì)。
實(shí)際上大家關(guān)心最多的還是安全性問(wèn)題,剛才趙總還有其他幾位專家都提到了,從材料角度講,確確實(shí)實(shí)目前最大還是來(lái)自于安全的挑戰(zhàn),這是熱失控的圖表,怎么解決150度內(nèi)不出現(xiàn)熱失控,出現(xiàn)熱失控以后什么材料都沒有用,所以我們要做的,除了材料的安全,材料的設(shè)計(jì)和制備,還有電池的設(shè)計(jì)和制備,以及正確的使用和維護(hù)。
首先從材料角度講怎么提高安全性?在制備的時(shí)候,從全體系提高徑向結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,抑制一些分化、裂化的問(wèn)題,比如說(shuō)采用單晶化的,像國(guó)內(nèi)的比亞迪,開始采用純單晶的,還有采用混合適用的。還有一些摻雜改性,穩(wěn)定材料晶體的結(jié)構(gòu),使它耐受高溫高壓,當(dāng)然需要技術(shù)性的控制,我摻雜的元素讓它到過(guò)渡金屬位,不同位置是不一樣的。當(dāng)然也包括特殊的包覆的處理,穩(wěn)定結(jié)構(gòu),減少過(guò)渡金屬的溢出。還有對(duì)金屬異物的控制。
當(dāng)然最終我們還是希望能夠?qū)崿F(xiàn)固態(tài)鋰電的突破,從根本上解決液態(tài)鋰電下解決不了的問(wèn)題。以上是我的報(bào)告,謝謝大家!
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