百人会论坛2022|刘金成:对下一代动力电池发展的几个主要思考

森林 2022-03-27 22:24:39

  2022年3月25日,第八届中国电动汽车百人会论坛在线上正式召开,会期为3月25日-27日。围绕“迎接新能源汽车市场化发展新阶段”主题,开设14场会议,聚焦行业热点,探索发展趋势。

  2022年3月27日,在高层论坛上,惠州亿纬锂能股份有限公司董事长刘金成发表了演讲,以下是演讲摘要:

百人会论坛2022|刘金成

  刘金成,惠州亿纬锂能股份有限公司董事长

  各位领导,各位专家,各位同仁,大家好!电动汽车百人会推动了中国电动汽车的发展,促进了动力电池的健康成长。

  今天我很荣幸代表亿纬锂能,在这里报告我们对下一代动力电池发展的几个主要思考。

  我们依然认为安全性和经济性是动力电池当前重点关注的问题。当我们投身动力电池这项事业的时候,我们提出来动力电池是良心产品,它跟安全相关、跟生命相关。两年前,当行业主要聚焦于提高电池的比能量、提高续航里程的时候,我们明确提出来电池的安全性是自然属性,它不能和电池的性能来进行平衡。我们把绝对安全作为我们追求的目标。很高兴地看到,经过这两年的努力,行业里面各种方案都报告说电池可以做到永不起火,永不起火已经在技术上成为现实,我后面的报告也会汇报亿纬锂能在永不起火方面所做的工作。

  过去我们关注电池的经济性主要是关注它与传统动力电池相比较要使全社会使用的总成本下降,使用动力电池,因为充电的电费和燃油相比较的优势,所以电动汽车得到了快速上涨,动力电池的价格也上涨、车的价格上涨,我们不断的看到汽车厂停止接受订单、销售下降的这样一些新闻,所以经济性与传统动力电池比较的优势,再加上动力电池材料的上涨构造了一个新的生态,这个生态会决定动力电池电动车发展的速度。

  电动车是零排放,但是我们知道,在制造电池的过程、制造电池材料的过程都会有碳排放的内容,所以在考虑经济性的时候,我们还要增加,减少碳排放的内涵,这一点非常重要,让我们的电动车不仅使用的成本低,并且它对人类的可持续发展非常的关键、非常的重要,也让我们的这样一些事业可以持续发展。

  从电池体系来看,它们成组的差别会导致电池系统的成本表现出差异。从现在四种技术方向的对比来看,电池系统的成本就会表现出差异来。

  我想给大家报告的第二个方面是,供应链正在成为制约行业发展速度的瓶颈。

  去年以来,新能源汽车快速增长、储能事业快速增长,导致供应链的供应捉襟见肘,捉襟见肘就是一会儿这里少了、一会儿那里少了,我们去年就会有SP少了、有VC少了,导致我们的生产不能正常进行,今年干脆是全行业的材料快速涨价,导致电池系统的价格必须上涨,因此我们看到了电动车不断涨价的新闻。这样一个生态平衡,我们会在未来的两个月、三个月的时间里看到电动汽车增长的速度和电池行业发展的速度。

  供应链的供应量和供应稳定、和价格稳定成为了制约行业发展的一个关键。在这些供应链的过程里面,金属锂、碳酸锂成为了关键元素,过去我们叫“有理走遍天下”,就是你有道理,你就可以在天下行走,现在有碳酸锂,你才是行业的赢家,成为了新时代的特征。当前各类资本、各种企业都走遍天下寻找锂资源,也成为我们资本市场新的理想。

  亿纬锂能在这个过程里面积极部署了战略供应链,我们在锂资源、镍资源、钴资源,和行业里面优秀的企业结成了伙伴,也成立了一定的合资公司,这些公司主要的目的是为了保证我们在重要大客户里面的供应,保证公司的稳定持续发展。但是我们知道,供应链是维系行业发展的关键,所以即使我们构造了这样一些合作的企业,它也只是占我们供应量的50%以下,我们认为行业供应链不断的扩大和成长,才是这个行业发展的一个可持续健康发展的关键,我们相信这一点,一个人走得快、一群人走得远、全行业的健康发展,才是我们新能源汽车发展应该有的道路。

  亿纬锂能是从2015年参与动力电池发展的,当时国家出了一个8GWh的准入门槛,因为我从1985年做电池,我们对电池的了解应该比较深,我们知道,这个不同的电池体系之间它互有长短、互为优势,所以我们没有把8GWh集中在一个方面,而是在18650、方型的三元电池、方型的铁锂电池和软包电池各投资了2GWh,都分别提供了产品给客户去验证,在这个过程我们用的词叫各领风骚两三年,最初是18650在市场上表现了非常明确的优势成为热点,销量很大,但是我们很快发现了几千个电池构造系统的这种风险。方型三元电池一度火热,但是因为高镍材料的引入,着火的报道不断发生,所以它的发展也受到了一定的限制。

  软包三元电池表现的最为出色,在性能方面确实表现了非常突出的优势。我们看到,这是我们在三年前提供给客户使用的电池,我们最近把它收回来,它的行驶里程已经达到了23万公里,我们对电池进行了测试,它现在剩余的容量还可以达到85%以上,经过仿真我们认为这个电池还可以跑10万公里以上,就是总共可以行驶33万公里以上,而且这个电池的结构完整,内部也很干净。但是我们其实注意到,软包电池的系统成本就比其他的电池系统要贵出两三千块钱,因此即使性能优异、客户喜欢,我们也没有敢在这个方向大规模的扩产。

  我们看到圆柱电池、大圆柱电池成为行业的王者已经初露曙光。46系列的电池具备绝对的安全性、绝对的经济性,当然这个绝对是相对的,它是跟其他体系相比较的,通过我们的测试验证,它确实有突出的安全性和经济性,并且它的电池在使用过程里面不变形,我们说它身段苗条、终身可爱,所以我们认为或者我们已经看到大圆柱电池已经成为行业的研究热点,正在成为动力电池的终极技术方向。

  我们从以下四个维度来介绍大圆柱电池的优势。

  首先,它的设计制造乃至于回收都可以做到标准化,并且它在全生命周期里面结构稳定,电池之间零应力,而方形电池和软包电池,在它的寿命过程里面会因为膨胀产生内应力,会产生膨胀力,那么电池内部的结构都会发生改变,就是从电池开始到它的寿命终止的时候,实际上变成了不同的东西,而只有圆柱电池,在电池使用开始到结束的时候一如既往没有变化。并且圆柱电池可以实现极致的制造,它的供应路径缩短了30%,它的GWh的生产效率更高,并且我们这个电池实现了镍含量90的化学体系,使用了硅碳,它的体系在我们目前的三元电池体系里面应该是极致体系了。使用极致体系能够保证安全,它就可以成为动力电池一个主要的,我们看到它是一个有可能成为终极的技术方向。

  我们有三个方面的验证:首先我们看到,电芯级的电芯,在内部压力超过一定的数值以后,它会开阀,定向泄出它电池内部的主要热焓,避免电池间的热扩散。电池上面比较大的Vent,它非常精准的、快速的释放了这个电池的压力。

  这是我们做的一个模组级的测试,我们同时对6颗电芯进行了穿刺,在这种开放的体系下它着火,但是很快火焰熄灭。我们观察到,被穿刺的电池着火了,但是相定的电池没有受到影响、没有热扩散,这个电池它发生的热量,因为开阀释放热焓,它上升的温度有限,不会对相邻的电池产生热扩散。

  这是一个系统级的测试,在这个系统级里面我们选择了两个板块,一个是单颗电芯,一个是另外4颗电芯,把它过充电释放,我们看视频的结果。第一颗电芯,在过充到一定阶段,温度迅速上升,释放气体到温度逐渐下降平稳下来,之后我们再对另外4颗电芯进行过充电,这4颗电池在很短的时间里面连续释放压力,那么排放出来的气体量明显增加,但是系统没有变化。

  我们看到,我们是在同一个系统里面选择了不同部位的一颗和4颗电芯进行的过充电让它释放这样的实验,这个实验增加了一个很重要的内容就是,当我们第一次释放电池泄压以后,电池系统的内部结构没有发生改变,所以整个系统可以做到绝对安全、永不起火。

  作为一个30多年的电池工作者,我们深知道锂电池它就是高比能量、就是安全性突出。

  基于我们前面的这些工作,对电池安全性的认识和经济性的认识,我们认为大圆柱电池会成为未来高、中端车辆的主要电源方向。从电化学的分析来看,磷酸铁锂电池的结构稳定、耐候性好,并且如果我们采用平面电极的时候,电池的反应更加均衡,寿命非常好,可以做到4000次、甚至8000次的循环,那么它对我们普及性的车型和长期的使用,提供了廉价、优质的电池,因此,我们亿纬锂能看好大圆柱和叠片铁锂电池是行业里面的主要或者是终极的发展方向。

  基于这样的认识,我们放手一搏,所以我们已经公告了GWh动力电池的建设方案,会在2022年底建成,并且新的这种需求在产生、新的工厂也在规划,我们说可以持续发展,未来可期。

  谢谢大家!

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