2020泰達汽車論壇 | 肖成偉：車用電池技術現狀及發展趨勢

9月4日至6日，由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社共同主辦的第十六屆中國汽車產業發展國際論壇(TEDA)隆重舉行。9月6日，中國電子科技集團公司第十八研究所研究員肖在第一場以“動力電池競爭格局的變化”為主題的精彩演講中，

以下為現場演講:

各位領導、各位專家、各位同事，大家好，感謝主辦方邀請參加本次TEDA論壇。我是中國電力第十八研究所的小。我報告的題目是“汽車電池技術現狀及發展趨勢”，包括六個方面。

首先，介紹新能源汽車的發展。

汽車產業正在進入百年不遇的大變革時代，汽車產業的電氣化轉型正在加速。美國、歐盟、德國、日本等世界主要汽車強國都發布了與新能源汽車相關的發展戰略和目標。許多國家和地區已經發布了禁止銷售燃油汽車的時間表，一些汽車公司也發布了停止銷售傳統燃油汽車的時間和相關計劃。

在國際能源署發布的《2019年全球電動汽車展望》中，預計到2030年，全球新能源汽車保有量將達到2.5億輛左右。在中國市政府發布的新能源汽車產業發展規劃中，到2025年，新能源汽車銷量占比將超過20%。

在中國政府的大力支持下，中國新能源汽車產業發展迅速。截至2019年，新能源汽車保有量達到419萬輛。2019年新能源汽車銷量達到120.6萬輛，占2019年汽車總銷量的4.68%。2015年以來，中國新能源汽車銷量占全球新能源汽車總銷量的50%以上。

這張表列出了2020-2035年中國新能源汽車的市場目標。2025年新能源汽車年銷量達到500萬輛，2030年1500萬輛，2035年2000萬輛。今年受疫情影響，新能源汽車銷量預計在100萬輛左右，較2019年有所下降。不過，到2020年底，實現500萬輛的國家目標似乎沒有問題。

第二方面，介紹了國內外動力電池的規劃。

動力電池作為新能源汽車的核心部件，是汽車產業電氣化轉型的關鍵支撐，也是汽車產業轉型國際競爭的必爭之地。相關汽車強國制定了動力電池相關發展規劃。

消費者對新能源汽車有哪些期待？他希望新能源汽車具有續駛里程長、使用壽命長、安全可靠性高、充電時間短等特點，使新能源汽車的性能能夠與傳統燃油汽車相媲美。對于動力電池來說，需要能量密度高、功率密度大、安全、循環壽命長、充電快、成本低。

從目前實用的電池體系來看，鋰離子電池更能滿足新能源汽車對動力電池性能指標的一些相關要求。

從國外一些國家和地區的電池發展規劃來看，如歐盟、日本、美國、德國等，都制定了國家動力電池規劃。從這些計劃中，我們可以看到主要涉及三個層面:第一是實用鋰離子電池，第二是高性能鋰離子電池，第三是新系統電池。國外的規劃基本涉及這三個層面。同樣，我國新能源汽車的規劃，涉及動力電池的，也包括上述三個層面。像實用的鋰離子電池，能量密度應該是300瓦時/千克，高性能鋰離子電池應該是400瓦時/千克，新系統電池應該是500瓦時/千克。

目前正在制定節能與新能源汽車2.0版技術路線圖。2.0版本的技術路線圖包括一個總路線圖和九個子路線圖，動力電池i……其中一個關鍵的子路線圖。

2.0版和1.0版有什么區別？從技術方向和應用領域可以看到，1.0版本電池分為能源型和能源與動力型兩種，應用于乘用車市場。但2.0版本擴大了電池的種類，涉及能源、能源與動力、動力三個技術類別。同時，其應用領域也有所拓展，包括乘用車和商用車，實現了動力電池產業鏈的全覆蓋，包括關鍵材料、動力電池、電池系統集成、新體系電池、測試與評估、生產設備、資源回收和梯級利用。

第三個方面介紹了動力電池的技術進步和相關發展趨勢。

在國家四個五年計劃的大力支持下，動力電池及其關鍵材料技術取得了長足的進步。動力電池的能量密度逐年提高，高比能量的動力電池是國家重點支持的研究方向。

我們來看看有哪些材料在國家的支持下實現了產業化。目前，石墨是工業化電池系統的主要負極，表面改性的聚乙烯和聚丙烯是主要的隔膜。電解質鹽為六氟磷酸鋰，正極主要包括磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰和三元材料。磷酸鐵鋰電池的能量密度基本在170-190瓦時/千克。錳酸鋰通常與三元材料混合使用，成本會更低。電池的能量密度約為180瓦時/千克，主要用于物流車市場。三元電池中，高鎳電池的能量密度最高，523中鎳電池比高鎳電池更安全、更便宜。目前這種電池在乘用車領域是最大的。

磷酸亞鐵鋰安全性好，循環壽命長，是目前客車領域的首選產品，支持量最大。國內各大電池公司，如比亞迪、當代安培科技有限公司等，都開發了大容量的鋰鐵電池產品，并實現了規模化配套。

三元高比能量電池的能量密度達到230±30 WHr/kg的水平。由于其能量密度高，主要用于乘用車市場和領域，實現大規模應用。電池的包裝形式，如圓柱形和方形軟包裝電池，都取得了很好的應用。

目前，鋰離子電池快速充電技術已經取得了顯著的進展，并在公交車領域得到了應用。所研發的快充電池能量密度達到了120 WHr/kg，15分鐘內可以將電池的容量充到80%，也就是說其充電容量可以達到4C的技術水平。

從動力電池成套來看，2019年三元鋰電池市場份額達到65%，磷酸亞鐵鋰市場份額為32%。乘用車是動力電池的主要應用領域。從電池系統的指標來看，2018年電池系統能量密度普遍達到120 WHr/kg以上，2019年達到140 WHr/kg以上。

根據電池的發展趨勢，在中期內，磷酸亞鐵鋰中的能量密度可以達到200-220 WHr/kg的水平，通過開展高壓電解液、薄涂層隔膜、硅碳負極、高鎳正極、負鋰正極和高壓正極的研究工作，磷酸亞鐵鋰中的能量密度可以在現有基礎上進一步提高。高鎳電池能量密度可達300 WHr/kg，負極鋰電池能量密度可達400 WHr/kg。同時，固液混合電解質鋰離子電池也是重點發展方向。

電池公司如當代安培科技有限公司、天津李紳、合肥郭萱等。開發了300 WHr/kg高鎳三元正極和硅碳負極軟包裝電池，取得了良好的技術進步。比亞迪開發了270 WHr/kg方型電池，采用高鎳三元和石墨負極，取得了良好的技術進步。沈李和福能開發出290 WHr/kg高鎳三元正極和石墨負極的軟包裝電池，表現出go……循環性能。北京大學開發出比容量為400 mAh/g的新型負極鋰錳基正極材料和高比容量硅碳負極材料，為研究比容量為400 Wh/kg的新型高比能量電池奠定了良好的基礎。

固液混合電解質鋰離子電池在循環壽命和安全性方面表現出良好的技術進步。1000次循環后容量保持率現可達90%以上，通過了針刺、短路、擠壓、過充、過放、熱沖擊等安全測試項目。

從長遠來看，主要是要開展新體系電池的基礎研究工作，包括鋰空氣、鋰硫、全固態電池等新體系電池。目前在實驗室階段，鋰空氣電池的能量密度可達700瓦時/千克，鋰硫電池可達500瓦時/千克，固態電池可達300瓦時/千克。下一步需要進一步提高它們的循環性能和倍率性能，包括體積能量密度等相關技術的研究內容。

目前國內有珠三角、長三角、京津、中原四大動力電池產業集群，形成了較為完整的產業鏈，動力電池配套量逐年增加。2019年動力電池配套能力達到62.6 GWh。從電池企業數量來看，電池企業數量從高峰時的144家減少到2019年的80家左右。目前整個電池行業產能超過4000億瓦時，但優質產能和優質產品仍然供不應求。

第四個方面介紹了電池的安全技術。

隨著新能源汽車越來越多，火災等安全事故呈上升趨勢。根據初步統計的結果，充電過程中沒有發生事故，指的是沒有任何癥狀的新能源汽車安全事故。這兩種類型是新能源汽車安全事故的主要原因。

無事故征兆的安全事故比例高。通過之前的統計可以看出，就是這樣一種情況，需要從動力電池全鏈條的角度來控制安全風險，包括材料、電池制造、系統集成、實際使用、測試驗證、安全監測。

我們通過智能制造提高動力電池的質量，包括其一致性、安全性、可靠性和安全性。還要從電池材料、電池系統等三個層面加強全生命周期、全工況下的安全可靠性測試驗證。還要從電池級、企業級、國家級三級安全監控網絡開展安全監控工作。通過大數據分析，可以發現潛在的安全風險，提出預案，及時采取措施，比如更換電池，調整電池管理系統的參數閾值等等。這些方面我們也要做很多工作。

第五，介紹當前科技創新的幾個熱點。

這是比亞迪研發的刀片電池技術。通過葉片電池技術，提高了電極內部的體積利用率和電池系統的體積利用率。當代安培科技有限公司開發的CTP技術和天津衛玠開發的大模塊技術提高了電池系統的體積利用率，從而增加了電池系統的能量密度。也就是說，我們可以在一定的體積空間內安裝更多的電池，在提高體積利用率的情況下，我們可以進一步提高電池的能量密度。

當然，在CTP和大模組技術上，我們還需要加強以下幾個方面的研究工作:第一是加強長模組和熱擴散的審核。二是提高CTP的便利性，或者大模塊的電池維護更換，這方面要多下功夫。第三，要研究車型適配的通用性，更好的拓展應用CTP和大模塊技術。

無鈷電池可以減少對鈷的依賴，有望降低未來電池的制造成本。……蜂巢研發的無鈷電池e能量密度達到了240 WHr/kg，綜合性能看起來不錯。

針對安全事故頻發的情況，迫切需要對電池系統熱擴散試驗方法及其相應的試驗程序進行深入研究。如何實現熱失控觸發和熱擴散實驗的重復性，是目前的世界級難題。整車企業和電池企業都非常關注這個內容，投入了大量的人力、物力和財力，現在正在進行深入的研究工作。

隨著新能源汽車數量的快速增長，新能源汽車使用壽命到期后，有必要對報廢電池進行梯級利用和資源回收。從目前情況來看，磷酸亞鐵鋰主要采用梯級利用，資源回收價值還比較低。三元電池主要是回收資源，現在梯級利用還比較少。隨著動力電池制造水平的提高和退役電池數量的增加，可以實現兩類電池的梯級利用和資源回收技術和經濟性，從而實現動力電池全生命周期的可持續循環發展。

最后介紹了動力電池行業需要注意的幾個問題:

第一，一定要把安全放在第一位，包括從設計的角度，從審核的角度，從應用的角度，一定要把安全放在第一位，做充分的考慮。二是通過數字化工廠的使用，提高動力電池的生產效率和產品質量，我們力爭CPK值達到2.0以上。三是提高電池系統設計開發的能力和水平，如電池的熱管理技術、熱擴散的防治技術、電池系統的高電壓技術等，要做相應的技術開發。四是提高電池和電池系統的標準化水平，加強全生命周期尤其是動力電池系統的評估和驗證。在這次驗證中，安全性和可靠性是重點，循環耐久性和環境適應性也要加強。最后一點是加強電池新材料、新體系的基礎研究工作，如固態電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等，從基礎研究開始深入開展工作。

我的報告到此為止。請大家多提寶貴意見。謝謝大家！(注:本文根據現場速記整理，未經發言人審核。)9月4日至6日，由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社共同主辦的第十六屆中國汽車產業發展國際論壇(TEDA)隆重舉行。9月6日，中國電子科技集團公司第十八研究所研究員肖在第一場以“動力電池競爭格局的變化”為主題的精彩演講中，

以下為現場演講:

各位領導、各位專家、各位同事，大家好，感謝主辦方邀請參加本次TEDA論壇。我是中國電力第十八研究所的小。我報告的題目是“汽車電池技術現狀及發展趨勢”，包括六個方面。

首先，介紹新能源汽車的發展。

汽車產業正在進入百年不遇的大變革時代，汽車產業的電氣化轉型正在加速。美國、歐盟、德國、日本等世界主要汽車強國都發布了與新能源汽車相關的發展戰略和目標。許多國家和地區已經發布了禁止銷售燃油汽車的時間表，一些汽車公司也發布了停止銷售傳統燃油汽車的時間和相關計劃。

在國際能源署發布的《2019年全球電動汽車展望》中，預計到2030年，全球新能源汽車保有量將達到2.5億輛左右。在中國市政府發布的新能源汽車產業發展規劃中，到2025年，新能源汽車銷量占比將超過20%。

在中國政府的大力支持下，中國新能源汽車產業發展迅速。截至2019年，新能源汽車保有量達到419萬輛。2019年新能源汽車銷量達到120.6萬輛，占2019年汽車總銷量的4.68%。2015年以來，中國新能源汽車銷量占全球新能源汽車總銷量的50%以上。

這張表列出了2020-2035年中國新能源汽車的市場目標。2025年新能源汽車年銷量達到500萬輛，2030年1500萬輛，2035年2000萬輛。今年受疫情影響，新能源汽車銷量預計在100萬輛左右，較2019年有所下降。不過，到2020年底，實現500萬輛的國家目標似乎沒有問題。

第二方面，介紹了國內外動力電池的規劃。

動力電池作為新能源汽車的核心部件，是汽車產業電氣化轉型的關鍵支撐，也是汽車產業轉型國際競爭的必爭之地。相關汽車強國制定了動力電池相關發展規劃。

消費者對新能源汽車有哪些期待？他希望新能源汽車具有續駛里程長、使用壽命長、安全可靠性高、充電時間短等特點，使新能源汽車的性能能夠與傳統燃油汽車相媲美。對于動力電池來說，需要能量密度高、功率密度大、安全、循環壽命長、充電快、成本低。

從目前實用的電池體系來看，鋰離子電池更能滿足新能源汽車對動力電池性能指標的一些相關要求。

從國外一些國家和地區的電池發展規劃來看，如歐盟、日本、美國、德國等，都制定了國家動力電池規劃。從這些計劃中，我們可以看到主要涉及三個層面:第一是實用鋰離子電池，第二是高性能鋰離子電池，第三是新系統電池。國外的規劃基本涉及這三個層面。同樣，我國新能源汽車的規劃，涉及動力電池的，也包括上述三個層面。像實用的鋰離子電池，能量密度應該是300瓦時/千克，高性能鋰離子電池應該是400瓦時/千克，新系統電池應該是500瓦時/千克。

目前正在制定節能與新能源汽車2.0版技術路線圖。那個……2.0版本的技術路線圖包括一個總路線圖和九個子路線圖，動力電池是其中一個關鍵的子路線圖。

2.0版和1.0版有什么區別？從技術方向和應用領域可以看到，1.0版本電池分為能源型和能源與動力型兩種，應用于乘用車市場。但2.0版本擴大了電池的種類，涉及能源、能源與動力、動力三個技術類別。同時，其應用領域也有所拓展，包括乘用車和商用車，實現了動力電池產業鏈的全覆蓋，包括關鍵材料、動力電池、電池系統集成、新體系電池、測試與評估、生產設備、資源回收和梯級利用。

第三個方面介紹了動力電池的技術進步和相關發展趨勢。

在國家四個五年計劃的大力支持下，動力電池及其關鍵材料技術取得了長足的進步。動力電池的能量密度逐年提高，高比能量的動力電池是國家重點支持的研究方向。

我們來看看有哪些材料在國家的支持下實現了產業化。目前，石墨是工業化電池系統的主要負極，表面改性的聚乙烯和聚丙烯是主要的隔膜。電解質鹽為六氟磷酸鋰，正極主要包括磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰和三元材料。磷酸鐵鋰電池的能量密度基本在170-190瓦時/千克。錳酸鋰通常與三元材料混合使用，成本會更低。電池的能量密度約為180瓦時/千克，主要用于物流車市場。三元電池中，高鎳電池的能量密度最高，523中鎳電池比高鎳電池更安全、更便宜。目前這種電池在乘用車領域是最大的。

磷酸亞鐵鋰安全性好，循環壽命長，是目前客車領域的首選產品，支持量最大。國內各大電池公司，如比亞迪、當代安培科技有限公司等，都開發了大容量的鋰鐵電池產品，并實現了規模化配套。

三元高比能量電池的能量密度達到230±30 WHr/kg的水平。由于其能量密度高，主要用于乘用車市場和領域，實現大規模應用。電池的包裝形式，如圓柱形和方形軟包裝電池，都取得了很好的應用。

目前，鋰離子電池快速充電技術已經取得了顯著的進展，并在公交車領域得到了應用。所研發的快充電池能量密度達到了120 WHr/kg，15分鐘內可以將電池的容量充到80%，也就是說其充電容量可以達到4C的技術水平。

從動力電池成套來看，2019年三元鋰電池市場份額達到65%，磷酸亞鐵鋰市場份額為32%。乘用車是動力電池的主要應用領域。從電池系統的指標來看，2018年電池系統能量密度普遍達到120 WHr/kg以上，2019年達到140 WHr/kg以上。

根據電池的發展趨勢，在中期內，磷酸亞鐵鋰中的能量密度可以達到200-220 WHr/kg的水平，通過開展高壓電解液、薄涂層隔膜、硅碳負極、高鎳正極、負鋰正極和高壓正極的研究工作，磷酸亞鐵鋰中的能量密度可以在現有基礎上進一步提高。高鎳電池能量密度可達300 WHr/kg，負極鋰電池能量密度可達400 WHr/kg。同時，固液混合電解質鋰離子電池也是重點發展方向。

電池公司如當代安培科技有限公司、天津李紳、合肥郭萱等。開發了300 WHr/kg高鎳三元正極和硅碳負極軟包裝電池，取得了良好的技術進步。比亞迪開發了270 WHr/kg方型電池，采用高鎳三元和石墨負極，取得了良好的技術進步。沈李和福能開發了290瓦時/公斤的軟包裝……電池采用高鎳三元正極和石墨負極，表現出良好的循環性能。北京大學開發出比容量為400 mAh/g的新型負極鋰錳基正極材料和高比容量硅碳負極材料，為研究比容量為400 Wh/kg的新型高比能量電池奠定了良好的基礎。

固液混合電解質鋰離子電池在循環壽命和安全性方面表現出良好的技術進步。1000次循環后容量保持率現可達90%以上，通過了針刺、短路、擠壓、過充、過放、熱沖擊等安全測試項目。

從長遠來看，主要是要開展新體系電池的基礎研究工作，包括鋰空氣、鋰硫、全固態電池等新體系電池。目前在實驗室階段，鋰空氣電池的能量密度可達700瓦時/千克，鋰硫電池可達500瓦時/千克，固態電池可達300瓦時/千克。下一步需要進一步提高它們的循環性能和倍率性能，包括體積能量密度等相關技術的研究內容。

目前國內有珠三角、長三角、京津、中原四大動力電池產業集群，形成了較為完整的產業鏈，動力電池配套量逐年增加。2019年動力電池配套能力達到62.6 GWh。從電池企業數量來看，電池企業數量從高峰時的144家減少到2019年的80家左右。目前整個電池行業產能超過4000億瓦時，但優質產能和優質產品仍然供不應求。

第四個方面介紹了電池的安全技術。

隨著新能源汽車越來越多，火災等安全事故呈上升趨勢。根據初步統計的結果，充電過程中沒有發生事故，指的是沒有任何癥狀的新能源汽車安全事故。這兩種類型是新能源汽車安全事故的主要原因。

無事故征兆的安全事故比例高。通過之前的統計可以看出，就是這樣一種情況，需要從動力電池全鏈條的角度來控制安全風險，包括材料、電池制造、系統集成、實際使用、測試驗證、安全監測。

我們通過智能制造提高動力電池的質量，包括其一致性、安全性、可靠性和安全性。還要從電池材料、電池系統等三個層面加強全生命周期、全工況下的安全可靠性測試驗證。還要從電池級、企業級、國家級三級安全監控網絡開展安全監控工作。通過大數據分析，可以發現潛在的安全風險，提出預案，及時采取措施，比如更換電池，調整電池管理系統的參數閾值等等。這些方面我們也要做很多工作。

第五，介紹當前科技創新的幾個熱點。

這是比亞迪研發的刀片電池技術。通過葉片電池技術，提高了電極內部的體積利用率和電池系統的體積利用率。當代安培科技有限公司開發的CTP技術和天津衛玠開發的大模塊技術提高了電池系統的體積利用率，從而增加了電池系統的能量密度。也就是說，我們可以在一定的體積空間內安裝更多的電池，在提高體積利用率的情況下，我們可以進一步提高電池的能量密度。

當然，在CTP和大模組技術上，我們還需要加強以下幾個方面的研究工作:第一是加強長模組和熱擴散的審核。二是提高CTP的便利性，或者大模塊的電池維護更換，這方面要多下功夫。第三，要研究車型適配的通用性，更好的拓展應用CTP和大模塊技術。

無鈷電池可以減少……對鈷的依賴，有望降低未來電池的制造成本。蜂巢研發的無鈷電池能量密度達到了240 WHr/kg，綜合性能看起來不錯。

針對安全事故頻發的情況，迫切需要對電池系統熱擴散試驗方法及其相應的試驗程序進行深入研究。如何實現熱失控觸發和熱擴散實驗的重復性，是目前的世界級難題。整車企業和電池企業都非常關注這個內容，投入了大量的人力、物力和財力，現在正在進行深入的研究工作。

隨著新能源汽車數量的快速增長，新能源汽車使用壽命到期后，有必要對報廢電池進行梯級利用和資源回收。從目前情況來看，磷酸亞鐵鋰主要采用梯級利用，資源回收價值還比較低。三元電池主要是回收資源，現在梯級利用還比較少。隨著動力電池制造水平的提高和退役電池數量的增加，可以實現兩類電池的梯級利用和資源回收技術和經濟性，從而實現動力電池全生命周期的可持續循環發展。

最后介紹了動力電池行業需要注意的幾個問題:

第一，一定要把安全放在第一位，包括從設計的角度，從審核的角度，從應用的角度，一定要把安全放在第一位，做充分的考慮。二是通過數字化工廠的使用，提高動力電池的生產效率和產品質量，我們力爭CPK值達到2.0以上。三是提高電池系統設計開發的能力和水平，如電池的熱管理技術、熱擴散的防治技術、電池系統的高電壓技術等，要做相應的技術開發。四是提高電池和電池系統的標準化水平，加強全生命周期尤其是動力電池系統的評估和驗證。在這次驗證中，安全性和可靠性是重點，循環耐久性和環境適應性也要加強。最后一點是加強電池新材料、新體系的基礎研究工作，如固態電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等，從基礎研究開始深入開展工作。

我的報告到此為止。請大家多提寶貴意見。謝謝大家！

(注:本文根據現場速記整理，未經發言人審核。)

標簽：比亞迪北京發現

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