为推动锂电领域产学研的深入结合,推进资本与产业的深度合作,促进锂电产业在更合适的区域进一步聚集及协同发展,“中国宜春·2018全球锂电产业链高峰论坛”于2018年10月17-18日在京召开。
本次论坛的研讨问题覆盖广泛,涉及技术、资本、人才等多个领域,纵深至电池纯能、材料等关键技术与前景预测,分设了投资、电动汽车与储能、电池、材料四个专场,同期举办香港上市业务咨询和中日锂电交流合作探讨等沙龙活动,以期实质性推动或解决锂电产业现阶段所面临的问题。
北京大学教授、本次论坛学术委员会中方主席其鲁应邀出席“中国宜春·2018全球锂电产业链高峰论坛”,发表了《车载动力锂离子电池的技术发展趋势》的主旨演讲。
以下是发言:
大家上午好,非常高兴参加今天的会议,也非常感谢大会组委会的邀请,按照大会的邀请我做一下关于车载动力锂离子电池技术发展趋势的分析。
谈到汽车的锂离子电池,我们这里想回顾一下过去中国电动汽车这个发展的历史。图上照片大家都很清楚,中国电动汽车正式上路,大规模运行已经有10年了。2008年的奥运会北京第一次大规模的使用了电动公交车,很多在座各位都记忆犹新。全世界第一次大规模电动汽车,中国第一次向全世界展示了中国的科技实力,中国的锂电池也从此让全世界都看到了希望,有幸为中国第一次大规模电动公交车的运行我们提供了研发的技术,我们提供了电池的生产能力。
也就是2008年北京奥运会之后,我们科技部提出来“中国弯道超车”这样一个梦想。接着大家都很清楚了,中国开始10个城市电动汽车的这样一个大规模试验运行。非常遗憾在过去10年当中我们也走了很多弯路,到了今天,刚才有统计数字表明2017年中国电动汽车是77.7万辆,和2008年我们国家,我们科技部提出来的要求差的太远了。为什么会出现这样一些问题?包括我们的锂电池我们认为从技术方向也好,从我们的投入也好,从我们的考虑也好都出现了很多问题,其中最典型的就是磷酸亚铁锂电池和钛酸锂负极锂电池,这些问题去哪了?为什么解决不了问题?我想简单用几句话说一下,低能量温度,低温性能差,可靠性差这些问题如果解决问题是推动不了一个时代先进电动汽车产业发展的。
08年北京奥运会之后,2010年上海世博会大规模采用了我们电池技术,北京的电动公交车技术,那之后10个城市的示范也开始了,但是遇到的问题是什么呢?当时我们的工作人员直接参与了南方电网在深圳展开的大规模的电动公交车运行,几乎所有运行数据分析完以后我们得出来,磷酸亚铁锂电池可靠性非常难以解决。一块电池稳定性会非常好,但是为什么成组以后,几十块,几百块结合到一起就解决不了可靠性的问题呢?答案是非常清楚的,大家可以查阅资料,我们做了很多分析和研究。低温问题解决不了,在中国一些北方城市做了很多,一两年左右时间车就停下来了。大家记得清楚的话2015年又一轮电动汽车浪潮到今天三年时间过去了,使用了电动汽车,买了电动汽车人们很多感想最近网上可以看到很多,大家可以去看一下。
最基本的可靠性问题都解决不了,寿命问题都解决不了,如何来推动这场空前的,有影响未来世界命运的电动汽车呢?碳酸锂电池,一样让人们失去了信心,有多少人投入多少心血呢?我想大家都非常清楚。
归根到底过去的10年中国电动汽车走的这么一条弯弯曲曲的路,让我们不得不总结一些问题。下面会陆续谈到这些。所以我个人认为要想稳步推进和发展新能源产业事业,推进电动汽车事业,我们很多问题必须做详细问题和认真研究。比如说出现了这样的,这两张照片悲惨的事故,死人的,车毁人亡的越来越多了,为什么呢?刚刚聂敏女士讲到2018年有几十起,其实远远不止几十起,没有公开报道的有多少起呢?内部消息某一家企业去年有60起电动汽车燃烧爆炸事故,即使在这种状况下我们好像还是对于电池的安全性、可靠性没有什么好的解决问题的办法。
我们的电动汽车到底该向何处去?电池大家都知道是能量高度集中的这样一个小的装置,大量能量集中在这里之后如果使用不当,比如说它的温度升高,或者说突然遇到剧烈碰撞,那么产生的后果和炸弹是几乎相提并论的。2009年当时上汽提出来上海世博会的要求,比北京奥运会更苛刻,能不能保证电动汽车,电动公交车遇到火的情况下不爆炸?着火冒烟可以允许,绝对不允许爆炸,因为爆炸的话人没有逃生时间,如果着火和冒烟是允许的。我们做完工作以后我说你们可以做任何苛刻的试验了,当时我们电池用天然气直接燃烧没有出现爆炸的。
锂电池非常容易出各式各样安全性事故大家都非常清楚,在我们生产过程当中,使用过程当中,包括手机电池都要出这样的问题个。笔记本电脑,各式各样的携带型电子产品,汽车上出这样的事,如果我们不能把这个抑制好就太可怕了,今天几大类电池,比如说今天成为最时髦的,促使几家公司在市场上得到很高评价的这样一些公司使用的是三元材料技术,三元材料从化学结构讲也好,从今天电池结构讲也好都是非常容易发热,如果不能把这些热急时导出去,或者不能让它产生这么多热量,如果不把问题解决好,电动汽车发展是非常困难的。
第二个非常可怕问题,大量资本盲目进到这个圈子里,很多人认为是产能过剩,我认为不是产能过剩,是先进产能没有,到处都是投资几百万,几千万的落后产能,没有任何科学依据,没有任何先进证书的产能,这些产能应该尽快被淘汰掉,真正联合起来,真正集中起来开发先进的技术,引领世界的技术,不燃烧不发热,能够让电动汽车安全运行的技术和产能才会保驾护航中国电动汽车。
这两年北京雾霾又严重了,北京周围关闭了几万家企业,这怎么办?把责任再往谁身上推?对未来我们还是非常看好的,因为至少京津冀的蓝天白云比2015年和2016年改善很多了,但是汽车对它的贡献是非常小的。我们北京周围6环上每天几万辆载重大卡车,柴油车依然那样运行着,我们关的是一些什么样的企业?关的是制造业,对燃油车和电动汽车今天发展到全国70多万辆,北京有多少呢?不管怎么样,中国产业在未来一定要走出一条新的路,不能像过去产业那样发展了,我们产业的发展我个人认为我们只投入不搞研发的思想必须尽快结束这样的想法。
今天在座有很多中小企业都在看下一步到底怎么办,最近我去了几加工厂要关门了,因为什么呢?我们一个电池大王倒下去以后,接着后面几十家上百家都 受到影响了,也不得不关门了。怎么解决这些问题?很多人无利可图了,为什么?我们利用空间没有了,因为我们产品没有竞争力,所有人几乎掌握着同样的技术,一个三元材料的电池三10年前我们推向市场一个安时卖几十块钱,今天我们被压到什么地步?因为我们当时第一个推向使用的可以卖很多钱,今天我们卖几毛钱。隔膜什么样?电解液什么情况?这个大家确实要认真考虑一下了。
有几个概念我认为我们应该重新再认识一下,高能量密度问题,行驶距离问题,快速充电的问题,我们今天发展电动汽车发展锂电池到底应该考虑一些什么问题?能量密度毫无疑问在今天和电池安全性成反比,我们没有解决好这个问题。本来能量密度数值越高越好,但是更小体积里聚集更多能量时候就是一颗更有威力的炸弹。目前情况下我们还是要一味追求高能量密度吗?我们电动汽车安全性如何保障?今天我们这样的场合都保障不了安全性,大家记得很清楚去年5月份在北京几十辆硫酸亚铁电动公交车燃烧。三元材料电池,这个电动车导致安全事故大家可以了解和了解一下,包括特斯拉在内,这样的惨剧太多了。所以能量密度应该根据我们发展情况根据我们技术适当要求它,去考虑这件事情。
电动汽车行驶距离和能量密度关系太大了,但是我们是追求一千公里吗?追求八百或者五百公里吗?还是能够满足我们今天的基本需求就够了呢?这几年我们一直驾驶着一辆电动汽车,北京上下班我都用,我认为有200-300公里足足可以满足今天城市基本需求。电动公交车如果有200公里足够了在城市里,因为北京这样城市公交车行驶速度每小时就是十几公里,所以我们应该发展电动汽车发展电池,应该有一个我们自己脑子里的这么一些条条框框,至于快速充电我认为更荒唐。十几年前在北京奥运会,我们当时做的各种工作当中,这些问题我们都考虑过,其实我们当时三元材料电池完全5分钟内可以完成充电的,但是三元材料做完试验以后我们说不能用到充电动车,只能用到混合动力车。这个导致安全问题出现太大了,所以几百辆公交车用了我们当时三元材料电池,很多数据大家可以在10年前发表文章当中看到。
北京今天我们城市的电力基本建设不允许我们进行快速充电,我们每家供电3千瓦时设计的,电网电路是按照过去城市用电设计的,根本不具备快速的这样一个充电的可能性。比如说一个公交车150千瓦时的电池,你要用5分钟来充电,一辆公交车需要100多W供电能力,一个能事根本不可能做到,一百辆一千辆根本不可能做到,我们最合适的,比如说我们今天想利用家里接一个线想充电,我认为两三个小时,5小时,晚上我们睡觉时候充电完全可以做到,我们至少把这样的一些安全可靠的充电方式发展起来,我们的电动汽车就可以稳步、安全、健康的发展。
当然对于能量密度比较低的,性能比较差的电池,我认为我们应该认真考虑一下吧他们如何利用好,铅酸电池在中国微型电动车有大量市场,我们能量密度低的锂电池我们认为一样可以找到它的用途。我觉得尽管我们硫酸亚铁,碳酸锂材料,今天倒闭工厂很多,关闭很多,但是挖掘一下产品,找到合适用途,我认为完全可以让这些厂商有一个适当时间去过渡。
最后我谈一下自己对未来产业发展的看法,我觉得我们很多问题归根到底是出在我们教育和科技制度方面。过去20年当中中国电动汽车,包括06年科技部第一次电动汽车会议我也参加了,之后参加了无数次的会议,但是我认为今天科技、教育有很多脱节的问题,有很多东西是不和市场接轨的。我们花了多少科技经费呢?大家可以统计一下我觉得不少于几百亿了,我们教育制度,我们大学,我们研究生今天在这个领域我们的学校,我们政府考虑到底是什么?我觉得有些东西是非常荒唐的。
简单来说其实我们很多东西都是政府误导下一次次的犯错误,可以说今天硫酸亚铁锂也好,就是在政府极力推动下在过去10年当中大量资金进入之后出现了今天这样的问题。为什么先进的产能,为什么先进的技术得不到鼓励,得不到发展呢?跟我们科技制度有关系,我们这个科技体系当中,我看到有一些圈子里始终就是那么一些人,十年二十年的把握着这些事情,让其他人根本没有机会进去,根本得不到资助,根本做不到自己想做的事情。对于国家的事不想多说了,我觉得更多事应该由企业自己推动、发展和考虑,在座我想很多都是企业家。有机会我们完全可以一起探讨一下。
还有很多荒唐的事情,我记得5年前我就说过石墨烯电池石墨烯锂电池,我觉得不是我们所期望的东西,什么叫做石墨烯锂电池过去几年人们炒作到那个程度,说石墨烯锂电池做出来了,几分钟充电可以跑一千公里,今天怎么见不到这些东西呢?这样的荒唐概念的东西过去太多了,纳米材料、碳纤维,大家记住在我们锂电池里我们需要高能量密度,高能量密度意味着需要高密度的材料,像这些石墨烯、纳米材料也好都是低密度材料,包括硫酸亚铁锂,密度只有零点几。三元材料多元材料密度可以做到2,密度可以做到耕读,密度决定储存电能的大小,所以纳米材料在这个领域当中不会有什么具体应用。你可以做研究,固态锂电池的问题,很多企业说搞出来了,要推向市场了,固态锂电池一直是我们期望的一种电池,因为今天电池安全性在很多程度上是由于里面易燃的东西太了多,如果做到固态,电导率用无机材料代替的时候,电梯材料会好多的。但是从材料角度我们还没有看到有很好电导率,电解质材料出现的时候,有人就说把电池搞出来了。大家对固态锂电池这个事近期之内对它的产业化我想不要抱更多期望,全力以赴发展出我们可行的技术,我们明天的技术我认为最是重要的。
下面几点,电解质材料确实对电池安全性影响太大了,最近国外有一些报道,电解质里面如果添加适当物质以后,对电池安全性的改进是有非常明显的作用。希望大家关注一下!未来电池能量密度的提高我认为很快就会进入锂金属负极时代,我们已经做了20年了,当锂金属进入现实电池当中,能量密度会有非常大改进,电池的可靠性、安全性也会有改进,当然还有几个关键技术,近期我们会把它改善的。
电池极片的技术,30年了我们始终用同样的技术,一种物理方法和化学方法结合起来的如果,如果在电池极片技术方面改善的话,它对电池能量密度影响,对电动汽车行驶距离影响会非常巨大,包括固态电解质如何让它和负极材料!正极材料像液体那样完全融合到一起的技术。
电动汽车另外一个我想从未来电能考虑,我希望大家高度关注氢能源电池,氢燃料电池,这里最重要的是(甲醇燃料)电池,氢毕竟需要环境,需要一定条件没有电不可能,没有淡水捕可能,还有其他的氢的制作方式,我们现在看不到廉价、环保的制造方式,但是(甲醇)燃料电池把这个都解决了,这一吨几百块钱成本,这比汽油便宜多了。十年前在甲醇燃料电池,电动汽车上做了很多探讨,一瓶子可乐大小的甲醇,可以让电动叫车跑20公里,所以大家可以想象一下甲醇是无色无味的,如果50%甲醇燃烧,你点火都燃烧不起来,用的时候非常方便,中国有的是煤炭,有的是各式各样生物制甲醇的办法。中国的天然气最近又有大量的发展。
旁边是我们一直关注使用的甲醇燃料电池很小的装置。这个是最近自然能源产生供电非常有意思的一种方式,磁悬浮这样的叶片可以轻到两个手指可以夹住,各式各样产生电能的先进技术,不一定要依靠活力发电和原子能发电了。
最后关于锂电池正极材料我想补充一下,这些曲线都是我们自己做的,下面碳酸锂和硫酸亚铁锂不多说了锰毫无疑问,无论是商业还是产业,锰在锂电池当中重要性很可能超过锂和钴,因为中国还是非常缺锰的。用它做的材料是所有正极材料当中最便宜,结构最稳定的。为什么北京奥运会所有电动公交车都采用锰酸锂电池?因为这个是安全可靠的,价格到今天如此便宜,可以完全让我们每个人电动汽车上都方便的使用它。
容量远远超过三元材料,电压在锰酸锂搀杂镍以后,能量是大大提高的。
这是秋天的景色,我认为我们是非常美好的,金色的秋天,红的、黄的,各种颜色都有了。今天我们在座的企业家们,投资商们,还有政府领导,我认为要想寻找一条出路,要想让电动汽车快速发展,我们需要找到新的路了。很多小企业如果不能抓住一个机会,中小企业我觉得下一步洗牌,很可能会失去机会,政府能不能抓住真正未来发展的核心呢?今天刚才王市长说了,做那么多打造和准备,10年的准备了,还有我们几位咨询和投资公司老总,我希望我们能够有机会共同探讨一下过去10年,过去20年我在日本工作10多年,在北大也有近20年了,我本人并不是一个简单的教授,中国很多产业都是按照我们思路做起来的,中国正极材料第一条生产线,中国电动汽车第一块电池都是我们研发制造的,现在我们已经全面进入储能这个领域了,当然我们还有其他的很多想法,希望和大家共享,谢谢大家。