百人会云论坛2021|佘圣贤:高镍材料与电池的安全性及未来趋势

百人会 2021-01-18 23:24:28
  2021年1月15日,第七届中国电动汽车百人会论坛(2021)以“新发展格局与汽车产业变革”为主题拉开大幕。会期为2021年1月15-17日,大会主题聚焦“新发展格局与汽车产业变革”,3天会议期间共设置2场高层论坛以及7场主题论坛。

  2021年1月17日,未来电池论坛的活动现场,宁波容百新能源科技股份有限公司总裁助理兼正极事业部总经理佘圣贤发表了题为“高镍材料与电池的安全性及未来趋势”的演讲。

  以下为演讲摘要:

  首先简单介绍一下容百科技。作为一家专注于锂电三元正极材料和前驱体的企业,公司历史并不长,2013年开始创业,由中、韩两只团队构成,中国是由白厚善先生带领的团队,韩国是刘相烈先生。

  这些年的发展大概分为三个阶段:2013—2015年,通过了一系列的并购整合,打造了一家跨中、韩两地,重点是专注于前驱体和锂电正极材料的企业。2016年开始,我司是把握住了整个行业发展的浪潮,尤其是高镍材料在迅速的增长,通过一系列的投融资动作,最终在2019年我们成功的实现上市,首批登陆科创板。谈到高镍,我司对于高镍三元正极材料的定义,是指镍含量要高于80%,即NCM811、NCA、NCMA等三元或四元材料,高镍材料的优势就是比能量密度比较高。

  容百科技这些年发展的主线条就是高镍正极材料的发展,在我司完成企业的并购整合之后不久,在2015年率先完成了NCM811材料的开发, 2016年实现了第一代NCM811材料产线的量产,在国内是第一家。2017年我司实现了NCM811材料的大规模量产,完成了第三代材料的开发,每个月销量达到了500吨以上。2018年除了NCM811之外,我司也实现了对NCA和单晶高镍产品的开发,近两年我司的产品镍含量达到了9系以上,目前我司的高镍产能是年产4万吨。

  下面重点讲一下大家非常关注的高镍材料和电池的安全性问题。

  在讲安全性之前首先给大家展示一个挺有意思的数据,可能大家经常看各种新闻提到电动汽车起火等等,安全性有所疑惑,但查阅一下权威的数据,发现其实对比燃油车和新能源汽车真实的自燃率来看,新能源车是更低的,这个数据在2020年燃油车是万分之一到万分之二,而我们的电动车大概只有万分之0.26,可能是因为跟大家日常的感觉相反,因为报道的新闻更加集中于电动车,对于燃油车其实关注的是比较少的。

  接下来讲一下,对电动车的安全性我们要做一个系统性的研究,就是它的问题在哪儿?它的原因是什么?它的对策是什么?

  除了材料大家熟悉之外,其他像电解液目前也已经开发出来了高安全性的电解液,在这种高安全性的电解液之下,整个高镍电芯的热稳定性会大幅度的提升。电芯也做了一系列的设计,包括像防爆阀,包括像双重的保险设计等等,能够大幅提高整体的电芯安全性。再往上整车设计,其实是新能源汽车安全性的关键,需要整个汽车针对电池做一系列的设计和防护。

  刚才说了设计,第二个就是制成,因为这些年中国制造的水平是在稳步提高的,目前整个中国也好、世界也好,动力电池的安全性在制造层面基本上也已经得到了解决,这个是通过对原材料的严格管控、对制成一致性的把控、以及对整个过程的大数据监控等等实现。

  再说一下运行,其实最终车辆的安全性体现在它的运行阶段。所以我们相信目前新能源汽车是比燃油车安全的,而在未来这种安全性可能会得到数量级的提高,为什么呢?因为新能源汽车相比于传统的燃油车来说,更加适合做一个智能化、网联化的载体。在未来,我们相信通过大数据、通过人工智能,不光是未来,从现在,很多电动汽车的安全性可以进行随时的实时监控,包括远程管理,这样能够从运营层面把很多危险消灭在无形之中,提前发现。

  刚才说了很多手段,其实这些手段和方法已经在很多电芯企业得到了运用,像我们熟悉的宁德时代,因为它在材料也好、电芯也好整合了一系列的手段,目前也宣布它的811电池是可以做到不起火的,我们也知道宁德的811电池现在是在大规模的向国内外出口。

  对于数据我们做一些统计可以看一下,过去几年海外…我们对事故车辆做了一个分析,会发现整个事故比例,保有量的比例和事故的比例来看是没有一个直接挂钩的,尤其是海外目前811方形电池是在大规模的出货,目前为止还没有出现这样一起事故,容百目前每个月生产的811电池是可以足够组装2万辆以上的电动汽车的。看完国外我们看一下国内的数据,国内的数据稍微有一点点不一样,我们要承认在国内的保有量和事故的比例里面大体比例相当,但是整体来看铁锂的安全性要好于高镍,整个安全性设计相比国外可能还有差距,大家也看到差异不大,保有量上国内高镍比例7%,事故比例是9%,略有提升,不是很明显。

  再举一些案例,大家可能知道,这一两年国内会有一些使用高镍811电池的车辆有一些事故,我们做了一些详细的分析之后发现,主要原因是因为在设计的时候可能更加专注于比较激进的能量密度,对安全性做的冗余量比较少,开发周期也相对比较短,但是作为对比,国外在使用811电芯上它的某些车企开发的周期很长,也做了足够的安全措施,这样最终安全性是比较好的。

  第二个案例,是韩国。我们知道韩国也有一系列的车辆起火,但是韩国的情况是比较有意思的,韩国大量使用了811的电芯,但是它的811电池配套车辆是比较安全的,反而它失火的车辆是中镍622,这个从另外一个角度也看到了,整个车辆的安全性跟材料是没有直接关系的,我们分析认为一个很关键的原因,就是韩国着火的这些车辆可能是因为它对电池的实际理论容量使用率是过高的,这样减少了它的安全性。

  综合对于大家很关心的一个高镍材料和电池的安全性我们可以得到以下两个结论。第一,像811等高镍材料电池的安全性目前已经得到了完全解决。第二,我们应该认识到新能源汽车安全性是一个系统性工程,我们的正极材料并不是短板。

  刚才讲完了高镍的安全性之后,我们重点讲一下高镍一系列的优势。大家知道,我们买一个新能源车,首先关心它是不是安全之后,我们更关心的是对里程永无止境的追求。这张表显示了在2020年主流车辆车企使用材料的情况,可以看到,里程从低到高,大概三四百公里以下铁锂是为主的,四五百公里中低镍的三元,就是5系、6系的三元为主,但是到550公里以上就是高镍体系的天下,当然这里面没有一个非常明显的界限,你说铁锂我也可以做到600公里,但是大体上有这样一个划分,这只是目前的情况,但是随着整个行业的发展,大家对里程的需求越来越高,现在700公里其实已经满足不了很多地方的需求了。

  第二个,随着我们对未来新能源汽车的角色定位会越来越多样化,不仅仅是一个交通工具,更大程度上会成为我们工作、我们生活的一个载体,这样会带来对耗电量的大幅度增加,包括大家很熟悉的自动驾驶,其实自动驾驶可能会在单位时间里面使能量消耗在30%以上,这样其实对整个新能源汽车电池的容量要求可能就要比现在更高,我们判断今后主流会在115度甚至到150度,我们计算过如果在这么大的一个电池需求下,还使用相对低能量密度的磷酸铁锂,不仅会带来整车体积的增加,而且重量也可能会增加很多,甚至到400公斤以上,这个是很不利于综合能耗的。

  中国也好、世界也好,中国幅员辽阔,气候多样化,冬天在黄河以北可能很多新能源车主就有切身的感受,铁锂在零下10度的时候可能会减少里程在20%以上,到零下20度的时候这个能量密度会损失更高,相比之下三元材料的气候适应性要更广。

  另外非常值得关注的,我们对资源的消耗。大家知道,钴资源是有限的,所以我们为了支持新能源汽车大幅度发展,高镍和低钴是一个非常关键的方向。

  最后讲一下我们的成本,现在阻碍三元材料大幅度铺开的一个重要原因是它的成本高,但是我们预判有两个关键性的节点:第一个,2025年之前,高镍三元电池,成本会迅速接近于铁锂,主要原因是随着高镍材料大规模的生产,它的制造成本会降低,同时一些目前运用于铁锂的模组技术也会最终运用于三元,再往下到2030年的时候,随着对于三元电池有价金属的回收,预计它的全生命周期成本会相比铁锂会更有竞争力。

  最后说一下,基于以上对安全性、对高镍材料优势的阐述,我们仍旧要强调里程是我们对新能源汽车永恒的追求,所以我们非常坚信高镍三元材料未来的前景。目前高镍三元材料在整个三元材料的渗透率只有20%,但是我们相信随着未来的技术发展,尤其是未来固态电池的发展,到2025年之后它的渗透率会达到百分之六七十以上。

  我们相信储能会有很大的发展,电动汽车领域,三元材料尤其是高镍三元材料会占据绝对的主流份额,会成为最主要的正极材料。

  基于对高镍三元的信心,我们容百也是立志于做最优秀的企业,我们现在是4万吨的高镍产能,我们的目标是在2025年达到32万吨,到2030年做到100万吨的产能,为整个中国新能源事业的发展做出我们的贡献。

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