當前動力電池生產(chǎn)線開工率達30%左右就已經(jīng)很不錯
【王子冬:國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任】我是2000年開始做動力電池測試的,我今天不跟大家講測試的事情,主要講安全問題。我知道作為企業(yè)非常不容易,但是未來的路怎么走?希望大家的思考。小標題是“面對電動車發(fā)展的不平衡問題,企業(yè)應該怎么調(diào)整自己的發(fā)展思路?”,我主要有三個內(nèi)容跟大家分享。
這是剛剛出來的統(tǒng)計數(shù)據(jù),大家看,這是從去年7月份到今年7月份的數(shù)據(jù),里面有插電和混合動力的。這里有詳細的分類比較的數(shù)據(jù),希望企業(yè)可以精準定位。
今年的動力電池裝機情況不是太理想。我剛才在下面還問了桑頓公司的婁總他們的情況,目前看所有的企業(yè)都沒達到預期,包括寧德時代CATL也沒有達到,開工率不足。就目前來講,開工率達到30%左右就已經(jīng)很不錯了,大部分企業(yè)在15%左右,這是非常嚴重的問題。紅線是今年動力電池裝機的變化情況,國家的補貼政策以前都是后三個月才能做出主要的調(diào)整,今年前面了,制定了一個6月11號之前的過渡補貼政策,6月11號以后按照新標準執(zhí)行。后面爬坡還是會比較大的。
這是各種材料、各種電池的占比,有2016年、2017年、2018年的,2018年從1月至5月、6月、7月是不一樣的,三元材料明顯占上風。為什么占這么多?是因為乘用車的數(shù)量增加了。大客車用的主要是磷酸鐵鋰電池,乘用車為了追求行駛里程,要求用三元的。
前面統(tǒng)計的數(shù)字是和后面這張圖的數(shù)字是對應的,大客車的增量明顯降低,降低50%左右。但是乘用車增加帶來的三元材料電池的銷量增加,這個情況未必會長久。因為按照補貼要求過度追求能量密度出了很多的事情。在電動車的層面從安全角度來理解動力電池來講,從全生命周期看,一定要考慮長久安全可靠,一定要把它(安全可靠)放在更高的層面來考慮。
未來的動力電池結構的發(fā)展趨勢如這張圖,這里面有硬殼結構的電池,也有軟包裝電池,但是軟包裝電池的量正如剛才桑頓婁總給大家看的那個數(shù)據(jù),是從占有率12%提升到14%,總體占比并不高。大家可以看到這個圖上缺了一種結構的電池,就是圓柱形電池,圓柱形電池未來可能會最先被消滅掉,將來軟包裝電池可能會吃掉一部分圓柱形電池的市場份額,圓柱形的電池未來一定會最先退出動力電池市場,特斯拉現(xiàn)在采用的就是這種類型的電池。
我們現(xiàn)在有一種不好的傾向,就是電動汽車過度追求行駛里程,沒有別的辦法,就只能是多帶電量。多帶電量會帶來一系列的問題,如圖所示,電動汽車應該有特定的使用場景,而不能過多地裝電池,副作用太大。
我給大家看一個曲線,大家可以清楚地看到多裝電池帶來的副作用,電動汽車與燃油車是完全不同的,燃油車要想走遠只要把油箱做大一點就可以了,對整車重量的影響小于1%。但是對于電動車來講每增加100公里的行駛距離,會增加150kg,如果增加200公里的行駛距離,整車就會增加300kg的重量。增加的重量占整車20%,如果繼續(xù)增加帶電量,最后大部分能量就會都消耗到搬運動力電池系統(tǒng)自身上了,帶的電池越多,在走的過程中所消耗能量就越多。汽油車的燃油在車輛行駛中越用越少,油箱的重量是逐漸往下減的。而電動車不會因為跑的里程長了電池組變輕。有的企業(yè)和我說他們把電動汽車做到充電一次可以走800公里、1000公里,我告訴他們意義不大。
有的朋友經(jīng)常問我,未來動力電池應該怎樣發(fā)展?我認為完全依靠動力電池的這種方式要被消滅。為什么人類要在一百年前選擇了汽油、選擇了柴油?實際上選擇汽油和選擇柴油只有一件事,就是能量密度高!我們現(xiàn)在將燃油折算一個當量,這個當量算得是比較保守的,實際上是比這個還高,汽油和柴油能量密度值是非常大,電池組目前可以做到150Wh/kg的能量密度已經(jīng)是非常不錯的了,但是它和燃油的能量密度相比差了幾十倍。
很多國家說要淘汰燃油車,這里有個理解上錯誤的,全世界各個國家說的概念是淘汰“傳統(tǒng)燃油車”,而不是淘汰內(nèi)燃機,日本已經(jīng)有一半的車不是傳統(tǒng)燃油車,歐洲有40%的車已經(jīng)不是傳統(tǒng)燃油車,但是人家沒有走純電動這個技術路線。這個理念大家一定要注意。在人類的發(fā)展過程中,一直在尋找能量密度更高能源,從木材到煤、油、天然氣,現(xiàn)在變成氫能、核能等,一定是往能量密度越高的能級方向去走。我們?nèi)加蛙囉秒姵貋眚?qū)動是往低能量密度走。
另外,我們一直在說發(fā)展新能源汽車,就目前推出來的新能源汽車用了什么新的能源嗎?這個問題許多院士也提到過。我們發(fā)電還是用煤、燃油和天然氣,哪里有新的能源?
現(xiàn)在首先對新能源汽車的考驗是節(jié)能、減排,但是我們目前的做法是把城市里面的排放轉移到了郊外。電動汽車在制造過程中的能量有降低了嗎?做動力電池能耗較高,電動汽車在行駛中的能耗比燃油車高(特斯拉電動車在新加坡因為能耗高被罰款),動力電池在回收的時候還需要消耗大量的能源,能耗高意味著排放高,節(jié)能減排是要從全壽命周期的角度來分析,不是站在電動汽車使用的某一個階段談無排放。
其次是安全問題,對新能源汽車安全問題是最重要的,安全是在第一的,動力電池的壽命是排在第二的。為什么我跟大家說三元材料電池不會是未來的主流,因為在安全問題上和系統(tǒng)的壽命上看它不具備優(yōu)勢,只在能量密度上有點優(yōu)勢。單一優(yōu)點是不會長久的,目前看三元材料電池的成本降不下來也是個問題。
三是現(xiàn)在國家管理部門幾次開會在討論動力電池的回收污染問題,就目前的回收技術,很難保證動力電池在回收過程中沒有污染,特別是我們在制作鋰電池過程中如果控制不好也會有污染,關鍵是我們采用什么樣的工藝去處理污染。
這張圖說的是安全性體驗,不是僅指在開車時的安全,我們經(jīng)常聽到電池廠著火,這是很普遍的現(xiàn)象,現(xiàn)在有些地方政府很害怕,因為經(jīng)常有鋰電池生產(chǎn)企業(yè)著火。廢舊電池在回收運輸過程中都會出事,廢舊電池要運走,有些是做完破壞試驗的電池也要拉走,我們經(jīng)常遇到在運輸?shù)倪^程中物流車被燒了,運輸公司就問我是不是要賠他的車?
這是2018年上半年公布的電動汽車事故統(tǒng)計,還有相當一大批出事故的數(shù)量沒有在內(nèi)。這是特斯拉電動車今年出事死了幾個人,目前看現(xiàn)在電動車出事死了人最多的就是特斯拉。這張圖是在北京某小區(qū)電動汽車充電時著火了。這是在挪威的,這是在義烏的,也都是在充電的時候著火。這是今年在長沙換電站發(fā)生的著火事故,不能說采用換電模式就沒問題,鋰電池在充電的時候就容易出事故,這與換不換電池組沒有多大關系。
我跟很多企業(yè)講不要再做動力電池了,太危險了,原來2015年的時候有五、六百家企業(yè)做動力電池,去年看就剩下幾十家了。我昨天在寧德時代,寧德時代新能源電池研究院有3500多人,他們有各方面的研究人員,有研究材料的,研究電池結構的,研究電池生產(chǎn)工藝的、研究模塊和Pack的,有研究電池管理系統(tǒng)的。一般的企業(yè)有多少?有一大堆方方面面的人才,企業(yè)沒有實力是支撐不住的。
這張圖說的是在動力電池的安全性以外,長壽命和可靠性這是不容忽視的,動力電池要解決長壽命使用問題,長壽命跟很多有關系,這張圖表示的是各種因素對動力電池長壽命和可靠性的影響,有制造過程、集成過程,儲存過程,多級使用方式維護、調(diào)整方法,很多的問題對動力電池高壽命和可靠性產(chǎn)生影響。
我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)動力電池在充放電,特別是充電時是事故多發(fā)階段,大部分著火是在充電過程中,或者剛剛結束充電后。保障動力電池充電安全性是件很麻煩的事,這里面有很多影響因素,有連接的問題,充電方式的問題,制造過程中是否有瑕疵的問題。在充電過程中會將許多隱患放大,導致事故,這點特別重要。
不知道在座有沒有做電池Pack的?電池Pack的連接片很多是采用激光焊接的,我問過許多企業(yè)怎么檢測焊接質(zhì)量?他們說:沒法在線檢測。今天沒時間了,有時間我給大家看一下大量的測試結果,我們檢查過激光焊接是有很多問題的。所有的企業(yè)都想去檢查焊接質(zhì)量,但是我們一提到要在線檢查就會非常麻煩。在線可以檢查,但是要給我一個小時?三十分鐘?生產(chǎn)線上連續(xù)生產(chǎn)是不允許的。
這張圖還提到回收的污染問題,很多地方都有污染,我們的電動車在路上行駛時著火,電池箱炸開,消防員用水滅火,電池崩了以后電解液會出來,和水一起流到土地,就把土地污染了,這個被污染的土地很長時間沒辦法恢復。研究鋰電池的人誰能告訴我有不污染的辦法?這是很要命的事情。
第三個內(nèi)容是怎么解決這個問題?
電池的動力集成涉及面非常廣,我不主張大家做動力電池,是因為涉及的東西太多了。每個方面需要有很好的團隊完成,幾千人的研究團隊把這件事情做好需要花多少錢?工資就好幾個億,動力電池能賣出去多少?利潤有多少?錢能不能收回來?問題多了!今年上半年很多電池企業(yè)的財務報表都不好看,可以說非常難看,都是虧損的,還要拿出那么多錢搞研發(fā),想想企業(yè)的壓力有多大?我勸許多小企業(yè)現(xiàn)在趁早就別干了。
動力電池系統(tǒng)的設計有很多要素,這張圖只是其中一小部分。現(xiàn)在一些大企業(yè)的領導也都知道了動力電池系統(tǒng)要求很高,不好做。他告訴我說:“已經(jīng)有一本設計指導書了”,我說:“有多少頁”?他說:“有好幾百頁,你跟我說的時候只有不到十頁,現(xiàn)在已經(jīng)變成兩百頁了“。我說:”你已經(jīng)進步了“。做一個電池系統(tǒng)設計太難了,這張表說的是所涉及的事情,每一條展開都有非常詳細的要求。動力電池系統(tǒng)講的是優(yōu)化、是平衡,不僅僅是能量密度。
責任編輯:繼電保護
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