動力電池產業缺乏協同創新機制

    鋰電世界  1月13-14日，中國電動汽車百人會年度論壇在釣魚臺國賓館召開，成立于2014年5月的百人會一直備受業內外關注，此次論壇更是被看作一場新能源汽車行業的盛會。論壇就“產業發展新生態”為主題，由百人會閉門會議、高端論壇、以及六個專題 論壇組成，發布百人會目前階段性研究成果，為政府、廠商、專家學者就中國未來新能源汽車發展情況提供一個交流平臺。

    本次圍繞“動力電池的現狀與發展”進行平行論壇。本場嘉賓有國聯汽車動力電池研究院院長盧世剛、中國工程院院士陳清泉、博世(中國)投資有限公司執行副總裁徐大全、北京理工大學副校長孫鵬春、天津力神電池股份有限公司總裁秦興才、合肥國軒集團董事長李縝、天能集團董事長張天任。

盧世剛：動力電池產業缺乏協同創新機制

    以下為國聯汽車動力電池研究院院長盧世剛現場發言。

    盧世剛：謝謝董會長，尊敬的各位領導，各位專家，上午好。很高興代表課題組做這么個發言。按照大會給的題目，我們這個題目叫做動力電池的現狀與發展，我想大家都知道，目前在電動汽車里邊用的動力電池主要包括鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池三類化學體系，鎳氫電池目前已經很成熟了，在普瑞斯混合動力里面已經廣泛使用，當然普瑞斯銷售已經達到了七百多萬輛，現在我們說的鋰離子電池，按照分類有磷酸鐵鋰(LFP)、錳酸鋰(LMO)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，后邊兩個我們叫做三元體系。所以從這個表里可以看到，目前大概鋰離子電池從磷酸鐵鋰已經朝三元的方向轉變，單體能量可以達到180?？梢钥吹竭@個三元材料的電池應該說還有一定的發展空間，極限密度可以達到250甚至是260，這是目前應該說在產業界，大家努力的一個方向。

    昨天歐陽老師對燃料電池有一個評述，從2008年應該說燃料電池有一個很大的突破，能量密度達到了每升三千瓦，耐久性達到了一萬小時，目前大概主要問題是成本和希望進一步降低。

    首先看我們國家的發展現狀。我們的判斷第一個是基本掌握了車用動力電池的關鍵技術，我們國家動力電池的開發，和整車基本同步，十五期間開展了鎳氫電池、錳酸鋰氧化物鋰離子電池、燃料電池的研發，“十一五”期間加大了磷酸鐵鋰電池研發與產業化，“十二五”期間推進三元材料電池的研發與產業化。目前是處于這樣一個階段。

    從技術上來講，我們國家開發了鎳氫電池，鋰離子燃料電池，關鍵技術指標達到了國外同類產品的一個先進水平，目前我們鋰電池可以做到系統的比能量800-1000瓦時，比功率可以做到500-100瓦時，循環壽命也能做到突破一千次，使用壽命大概是可以達到五年，成本大概是說可以低于每瓦時三塊錢。

    第二個從產品層面來看，磷酸鐵鋰電池已經趨于成熟了，過往來看，我們國家供應電池支撐了產業的發展，目前在大規模示范這一塊用的電池基本上都是國產。根據目前工信部發布的新能源汽車推廣目錄，我們國家車用電池，絕大多數是磷酸鐵鋰電池，也就是說近兩年來，三元材料的動力電池開始在電動汽車上進行示范應用。大家比較清楚的比亞迪的汽車用的是鹽酸鐵力電池，像上汽，北汽這些電池系統都是磷酸鐵鋰。一汽奔騰目前是示范車，他用的電池是168，采用了三元材料。

    第三個來說是我們國家建立了比較完善的產業體系，昨天我們聽到了2014年我們國家電動汽車的銷量大概是8.4萬輛左右，如果按照每輛車在20-30，大概應該說我們電池達到了20億千瓦時以上，銷售收入應該超過了50億元，2015年會超過100億瓦時。我們國家現在推進動力電池產能建設，估計2015年會超過一百億千瓦時。第二個我們國家建立了比較完整的產業體系，關鍵材料、單體電池、電池系統和電池裝備、檢測儀器等都有一定的生產能力，像北大先行、天津巴莫、北京當省，這是正極材料，負極材料像貝特瑞，杉杉等在國際上還是有一定的競爭力。

    從發展趨勢上來看，我們全世界的情況來看，第一個是鋰離子電池已經成為動力電池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美國、歐洲、韓國商業化的電池主要是采用燃料電池。目前混動這一塊也是在推動力鋰電池的應用。韓國、日本、中國在全球鋰電池占主導地位，排序是韓國第一、日本第二，中國第三。

    最近三星、LG和SK先后宣布在中國設立合資公司，我們國家主流的車廠也準備在他的自主品牌汽車中采用韓國生產的電池。

    第二個特點是我國政府大力支持新一代動力電池的研發，2012年日本實施蓄電戰略，提出2020年蓄電池市場要占到世界份額的50%，就是重新奪回世界第一的位置。根據2013年NEDO發布的技術路線圖，他的技術路線在2020之前大概還是以先進的鋰離子電池為主，達到實用化，系統的比能量達到250瓦每公斤成本達到1.5元以下，2030年叫做革新電池，能量達到500瓦每公斤，成本達到八毛錢以下。

    美國在2013年提出來EV藍圖，提出目標是2022年生產的插電式混合動力的電動汽車使用的電力成本與傳統汽車相當，根據2013年發布的技術路線圖是2022年下一代電池實現實用化，系統的比能量達到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后鋰離子電池實現實用化。

    從新一代鋰離子電池來講主要是在我們國家大概一般的叫做新一代動力電池的研發主要圍繞新一代鋰離子動力電池和新體系電池。新一代鋰離子電池和目前現有的體系不一樣，正極材料，負極材料，電極都要發生發生變化，電池比能量可以達到三百瓦每公斤，成本可以達到一塊錢以下。這個表里面列了兩件事，一個是最近日立公司宣布采用鎳系的正極和負極單電池的比能量作330每公斤，壽命有50次，另外是福利蒙基，作為正極，歸制作為負極，壽命可以達到100。但是目前這一電池體系的成本和安全有待進一步的驗證。

    第二類是新體系電池，這一類體系一般的來講是基于新的化學原理，采用了鋰金屬或者是其他的金屬作為復合材料，包括鋰金屬，硫電池、鋰金屬空氣電池、鋅金屬空氣電池、鋁金屬空氣電池。這些電池在歷史上應該說做一次電池沒有問題，在動力電池領域，在電動汽車領域必須做到二次電池。面臨的挑戰也很多。

    從目前來看，這一類電池都還是處于試驗研究的階段，他的循環，安全、壽命和成本都有待進一步驗證安全，從最近幾年的情況來看，特別是2014年美國阿貢國家實驗室發布的報告，通過對電池系統級的定量分析，提出鋰金屬/空氣電池系統實現商業化的技術風險要明顯高于新一代鋰離子電池。像離空氣電池的技術風險，這個表里面有紅色的部分，有正極和負極和整個系統的風險更高一點。

    下一代要突破新一代鋰離子電池目前大家更關注新材料的應用和技術的問題，最近的網上的消息，最近西班牙Graphenano公司宣稱研制出石墨烯聚合物電池，比能量497Wh/Kg，8分鐘內充滿電，成本低，根據所報道的技術指標，推測可能是鋰硫電池體系。我們反復看了這個體系，根據他的技術指標，像他的電壓是2.3伏。

    以上的分析我們看到我們國家的產業存在的問題和差距。第一條我們認為我們國家動力電池產業競爭力不強，表現是兩個方面，一個是技術的先進性和可靠性競爭力不強，我國磷酸鐵鋰動力電池產品比能量、高低溫特性、可靠性、經濟性明顯低于國外采用三元材料動力電池的技術水平；韓國在1718之后可能會降到一塊錢，一毛五毛錢以下。第二個方面的產品制造裝備、工藝水平、檢測驗證能力、產品質量和一致性與國外相比較，存在較大差距。這是技術層面上來講。

    第二個從企業來看，企業的規模創新力競爭不強，我國企業數量多，但是大多數的企業的經濟規模、盈利能力，研發隊伍，研發能力，研發體系和日本和韓國的企業相差甚遠。

    第二個是新一代動力電池的技術創新能力不強，表現一個是國際專利的數量明顯低于發達國家的水平，我們國家發表的論文很多，大概是世界首位，但是專利的申請主要是集中在國內，在美國申請的專利，大概僅為申請專利占美國專利的2%，授權是大概只有1%。在歐洲根本看不到統計的數據。第二個是新材料和關鍵技術的探索能力強，我國對新一代動力電池的技術研究探索為主要任務，新材料工程研究嚴重不足，工程化開發能力和集中投入機制沒有形成。

    第三個是產業協同創新機制沒有形成，也是表現在兩個方面，一個是技術創新的協同機制沒有形成，技術研究集中在高校，科研機構，技術產品和。第二個是產業發展的協同機制沒有形成，缺乏動力電池，電池系統和動力電池的產業在技術路線和產品要求，質量體系，電池回收等方面缺乏統一的認識，沒有建立產業協同發展的體制和機制。

    最后我們有三條建議第一個加快新一代動力電池的研發，按照我們國家的規劃，2020年我們國家的電池比能量達到300瓦時每公斤，大概是六年的時間，所以我們認為國家應該設立新一代動力電池創新專項集中研發和投入，突破新一代鋰離子電池和新電池，2020年電池系統比能量達到250Wh/kg、成本下降至1.0元/Wh；新體系電池比能量達到400Wh/kg以上。

    第二個是要加強工程能力創新的建設。一是建設新一代動力電池新材料和關鍵技術的工程化研究能力，銜接基礎研究、工程開發和產品開發；二是建設動力電池產品設計驗證能力，把電動汽車技術要求轉化為對動力電池、電池系統的設計要求。

    第三個是加快推進產業協同創新，政府牽頭，行業組織，聯合汽車企業、電池企業，一是共同制定動力電池技術路線圖，明確階段性目標和任務，指導我國動力電池產業發展；我們認為這一條很重要，應該說這個任務也很緊迫，應該統一大家的認識。二是共同制定動力電池通用技術規范，明確電池產品的設計、制造、儲運、回收要求，促進我國動力電池產業加快發展。

    最后簡單說一下我們國聯的情況，國聯是由研究機構、整車企業和制造企業共同組建的獨立法人，整車企業有一汽、東風、長安、上汽、廣汽、北汽等，制造企業有我們天津力神，研發機構是北京有色金屬研究總院，我們已經完成了法人治理結構的建設，按照公司的法律要求組建了董事會、監事會和股東會，我們的董事長是熊柏青，副董事長是我們董會長。

    研究的目標當然是希望到2020年電池的新一代鋰離子電池體系的突破，電池比能量，系統的比能量達到250瓦時每公斤，2030年新體系電池能夠達到實用化，電池的比能量達到500瓦時每公斤。這是我們這個課題的參加單位。