仝志明：高能量密度和低成本是未來電池技術(shù)發(fā)展趨勢
圖為微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司副總裁仝志明發(fā)表演講
1月14日-15日，中國電動汽車百人會論壇（2017）在北京釣魚臺國賓館召開。微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司副總裁仝志明在會上發(fā)表演講。
以下為演講內(nèi)容：
感謝百人會為我們提供平臺。今天我想借這個(gè)機(jī)會介紹一下微宏在動力電池領(lǐng)域的一些理解和認(rèn)識。在電動汽車市場上提到微宏，很多時(shí)候會把微宏跟快充劃等號，2010年，微宏是第一個(gè)在市場上提出來這個(gè)概念——10分鐘快充、循環(huán)壽命2萬次。當(dāng)然一開始的時(shí)候同業(yè)的很多公交公司、客車等客戶太相信這樣的理念，經(jīng)過這么年的發(fā)展，大概7年過去了，現(xiàn)在快充運(yùn)營的方式已經(jīng)成為公交公司普遍接受的一個(gè)技術(shù)路線了。從2011年微宏的第一代快充電池碳酸鋰在重慶投入運(yùn)行，到現(xiàn)在已經(jīng)6年時(shí)間了，6年時(shí)間車輛每天差不多跑200公里，每天快充大概5、6次，這么跑下來，6年下來電池衰減不到7%，所以很好的驗(yàn)證了我們講到鈦酸鋰這個(gè)技術(shù)的長壽命，還有快充的特性。
到現(xiàn)在，微宏的電池在市場上已經(jīng)配裝了超過了15000臺公交車，其中超過1000臺是在歐洲，所以取得了很好的進(jìn)展。因?yàn)榍安痪梦以诰W(wǎng)上也看到一個(gè)信息，提到微宏鈦酸鋰電池是從別人那兒買的，它自己不過是組裝而已，在這里，借這個(gè)機(jī)會稍稍做一下澄清，我們第一天開始到現(xiàn)在配裝的15000多臺車上的每一片電池都是微宏自己生產(chǎn)的，所有的技術(shù)都是微宏自己的開發(fā)。
微宏做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，今天我們在快充技術(shù)上已經(jīng)走到了第三代，第三代技術(shù)比當(dāng)年的鈦酸鋰能量密度提高了1倍，為我們這個(gè)技術(shù)也開拓了一個(gè)更廣闊的應(yīng)用市場。
為什么我們在2011年、2010年的時(shí)候在市場上拼命的去講快充這個(gè)概念呢？其實(shí)也是基于市場的需求，在這里我舉三個(gè)典型的例子。
第一，是公交車。現(xiàn)在在公交車上比較典型的解決方案是什么呢？只裝備了100多度電的電池，每次充電運(yùn)營幾十公里或者100公里的公交車很普遍，會花10~20分鐘時(shí)間充一次電，全天實(shí)現(xiàn)200—300公里點(diǎn)對點(diǎn)的運(yùn)行，這是公交運(yùn)行的特點(diǎn)。這對于基礎(chǔ)設(shè)施的需求很大，公交車現(xiàn)在典型的充電是600V~700V，充電電流是兩把充電槍、500安培電流，大概300千瓦，我們在北京、華東、華南很多城市都可以看到這樣的系統(tǒng)在運(yùn)行。
其次是經(jīng)濟(jì)性，公交車的典型壽命是60萬公里，大概8年時(shí)間，從這個(gè)推斷來看，電池組需要6千次以上的循環(huán)壽命，這就是電池的成本，電池剛開始賣多少錢，除以60萬公里，就是每公里的成本。那么，電池折損的成本，是不是有競爭力呢？我們在開發(fā)技術(shù)或者推出一個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候要評估的是跟原有的技術(shù)比是不是有競爭力，經(jīng)濟(jì)性是不是更好。
第二，是出租車。出租車大概配40多度電，充一次電能夠運(yùn)行200多公里。在一座城市24小時(shí)、兩班司機(jī)跑四五百公里的情況下，每天充電2次大概三四十分鐘就可以實(shí)現(xiàn)全天的運(yùn)營，這樣的方式下同樣有一個(gè)壽命的要求，出租車在壽命期內(nèi)要跑80萬公里，或許更多，通過這個(gè)配置對電池的要求是什么、成本是什么樣的、壽命是什么樣的、能量密度是什么樣的。
所以我們在公交車上基本配置的電池能量密度是不高的，大概是120、150瓦時(shí)/公斤，在出租車上這塊電池能量密度大概170左右，這兩個(gè)技術(shù)我們目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，并且在市場上開始大規(guī)模的推廣。
第三，是私家車。所有做電池的公司夢寐以求的市場就是私家車。私家車現(xiàn)在的目標(biāo)是什么？今天我也在旁邊一個(gè)報(bào)告廳聽了一些報(bào)告，基本說了幾個(gè)指標(biāo)，不一定非常準(zhǔn)確。第一，車的配電量要在80千瓦時(shí)甚至100千瓦時(shí)，續(xù)航里程為500公里，還有人提出700公里。第二，期望15分鐘充電行駛400公里，我這里把指標(biāo)降了一點(diǎn)，我提到電壓用600V的平臺，250安培的單槍充電，充電20分鐘，可以跑300公里，這是客戶的希望。第三，成本。目前市場上提出了比較大的指標(biāo)，大概意思PACE每度電不超過800元，分到電芯可能不到600元了。
我們看看對于做電池的人來說，這些指標(biāo)都意味著什么。首先，車上裝80度電，一個(gè)小車500公里，要提高能量密度，電芯能量密度在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高1倍，大概達(dá)到300瓦時(shí)/公斤，甚至更高。其次，是輕量化。就是說車上裝了這么多電池，PACE那部分占的重量盡量少。PACE輕量化技術(shù)，在我們這次國家新的補(bǔ)貼政策上有一個(gè)非常好的導(dǎo)向作用，就是根據(jù)能量密度的不同設(shè)立一個(gè)杠桿，做的好的就可以拿到更高的補(bǔ)貼系數(shù)，以前我做這個(gè)電池包，這個(gè)箱子要花2000塊錢租，現(xiàn)在可以花4000塊錢做一個(gè)輕量化的箱子，這樣多拿4000多塊的補(bǔ)貼還可以省2000塊，這個(gè)政策，我認(rèn)為還是比較巧妙的，可以說幾乎促進(jìn)了輕量化技術(shù)在電池PACE上的應(yīng)用。因?yàn)樵谡嚿系膽?yīng)用，全鋁車身包括碳纖維，實(shí)際都面臨著一些成本的壓力，這個(gè)政策可能會促進(jìn)電池公司用更激進(jìn)的手段來推動輕量化的發(fā)展。
關(guān)于快充。其實(shí)私家車大部分時(shí)候并不需要快充。但是私家車在出去跑的時(shí)候，如果沒電了，所有人都希望像加油站一樣，幾十分鐘完成一個(gè)電池的補(bǔ)充，這是大家希望的趨勢。目前，乘用車上都要盡可能具備快充的能力。剛才我在隔壁的大廳里聽到國家電網(wǎng)的一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)也講到，現(xiàn)在有一個(gè)新的趨勢，是把整車的“三電”平臺全部抬高，因?yàn)槲磥硪獙?shí)現(xiàn)10幾分鐘、20分鐘的快充，這個(gè)平臺意味著充電電流會非常大，這個(gè)是對于我們整個(gè)從業(yè)的各位專家來說是一個(gè)方向或者是一個(gè)信號，我也在這里提議，各位同業(yè)的朋友，認(rèn)真的考慮一下這個(gè)大的方向。同時(shí)對基礎(chǔ)設(shè)施，就是充電站電壓平臺提出了要求，比如說以前我們建的是400V電壓平臺的，現(xiàn)在是不是要提高到700V，這是未來整個(gè)生態(tài)要考慮的事情。這個(gè)情況下對于電池來說，要滿足2C甚至3C以上倍率充電的能力。
關(guān)于壽命。我提的40萬公里的指標(biāo)還是偏保守的，我們希望電池做到和整車等壽命。我們私家車開到10萬、20萬公里的時(shí)候，要做到二手車賣掉的時(shí)候，如果電池已經(jīng)不能用了，二手車的價(jià)值是沒辦法實(shí)現(xiàn)的。所以壽命既取決于用戶的使用成本，也跟我們將來電動車在二手車市場的價(jià)值有關(guān)系，也跟電池拆下來之后做梯次利用的殘值有關(guān)。
關(guān)于成本。這個(gè)指標(biāo)我認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的。剛才曾總提到真正的大規(guī)模之后可以實(shí)現(xiàn)的。
我們做電池開發(fā)有幾個(gè)目標(biāo)，能量密度達(dá)到300，持續(xù)充電密度大于2C，循環(huán)壽命達(dá)到1200次。在所有技術(shù)指標(biāo)之外最重要的一條，大家不要忘記了安全性，因?yàn)槲覀儼央姵啬芰棵芏忍岬脑礁?，現(xiàn)在鋰離子電池這個(gè)體系正極穩(wěn)定性會變得越來越差，比如現(xiàn)在原材料提得越來越高，鎳越來越不穩(wěn)定，所以安全性是一個(gè)橫在我們面前達(dá)到這些技術(shù)指標(biāo)非常大的障礙。業(yè)內(nèi)很多公司提出了不同的解決方案，包括李泓老師提到全固態(tài)的技術(shù)，微宏在過去這幾年開發(fā)了一套新的技術(shù)來解決這個(gè)問題。全固態(tài)技術(shù)的理念是講，第一，不要液體的電解液，為什么呢？因?yàn)殡娊庖罕容^容易燃燒，所以微宏要開發(fā)一個(gè)有機(jī)溶劑，不可燃燒的有機(jī)溶劑，代替現(xiàn)在的AC、PC這些東西。第二，在固態(tài)電池中，真正安全的是無機(jī)物，這個(gè)無機(jī)物耐溫非常高，微宏開發(fā)了耐溫的隔膜，300度收縮不超過1%，使用這個(gè)材料做的。這兩個(gè)技術(shù)已經(jīng)馬上到了產(chǎn)業(yè)化的邊緣，預(yù)計(jì)今年年底會把產(chǎn)品推向市場。
現(xiàn)有的體系跟全固態(tài)比距離產(chǎn)業(yè)化非常近，因?yàn)槿虘B(tài)有很多關(guān)于界面電阻、放電倍率、使用溫度方面的問題，剛才李老師也提到，樂觀的估計(jì)，2025年有可能產(chǎn)業(yè)化，微宏現(xiàn)在這套技術(shù)今年底就可以產(chǎn)業(yè)化。
總的來說，我們解決了高能量密度正極的穩(wěn)定性問題，解決了不可燃電解液在充電倍率和電化學(xué)窗口，在氧化和還原正負(fù)兩極電化學(xué)窗口的問題，解決了耐高溫隔膜的內(nèi)阻、自放電、成本的問題、快充的負(fù)極。現(xiàn)在電池我們能夠做到，在200度下加熱半個(gè)小時(shí)，OK！熱失控，OK!針刺，OK。所以這個(gè)技術(shù)，我認(rèn)為對于把電池能量密度提到300甚至更高是一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)，或者形象一點(diǎn)講，歐陽老師在其他場合里提到，鋰離子電池在解決熱失控問題的時(shí)候，在電池之間加隔熱的材料，實(shí)際上微宏這套技術(shù)，是把隔熱材料加到了每對極片之間，當(dāng)然還組合了其他的包括電解液的技術(shù)來解決這個(gè)安全的問題。
總的來說，這是一場“軍備競賽”，所有的公司都在努力向前，微宏計(jì)劃在今年推出230瓦時(shí)/公斤不燃燒電池產(chǎn)品，下半年推出300瓦時(shí)的產(chǎn)品。目前微宏的產(chǎn)能大概4G瓦時(shí)，我們預(yù)計(jì)到2018年的時(shí)候能夠進(jìn)一步增加到10G瓦時(shí)。
客觀來說，應(yīng)該用一句話來形容“長征路漫漫”，“戰(zhàn)爭”才剛剛開始，我希望跟各位同行進(jìn)行更多的交流，請大家?guī)椭赋鰜砦覀冋J(rèn)知上的偏差，以及幫我們修正前進(jìn)的方向，希望每一年我們都有新的認(rèn)知的提高，大家攜手把這個(gè)行業(yè)做的越來越好。謝謝大家！
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審核。）
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