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歐陽明高:中日韓鋰電技術同屬領先陣營,歐美短期難現大型鋰電企業

電池企業的崛起為中國電動車革命奠定了一定的技術基礎, 但電動車行業要真正趕德超日, 需要進一步的技術攻關和及時的產業化

在4月初自爆20億元債務違約, 整體債務高達221.38億元。 除此之外, 眾多中小動力電池企業在成本壓力下紛紛倒閉。 另一邊, 2017年全球動力電池銷量第一的寧德時代新能源科技有限公司。

產業化三元軟包電池在2020年達到300瓦時/公斤的目標並不是難題。 核心在於一旦產業化大規模生產落實, 原材料、生產工藝等能否滿足需求。 811鋰離子電池產業化後, 受限於正極材料。 從產業化角度看, 比能量實現350瓦時/公斤將非常困難。

《財經》:高鎳化是發展趨勢嗎?

歐陽明高:高鎳化目前是一種趨勢, 主要是降低對鈷的依賴, 從而使成本可控。 對鈷的使用量下降是一種必然趨勢。

《財經》:中國會跟隨日本松下的發展路線嗎?例如發展圓柱18650的811鋰電池。

歐陽明高:松下的18650因為容量小, 更容易實現高比能量指標。 小電池可以避免體積放大後出現的材料不均勻、極化等問題。 但因為電解液容易幹, 所以使用壽命相對較短。 但中國不會盲目跟從松下的研究路徑, 選擇材料也不一樣。 我國是鎳鈷錳, 松下是鎳鈷鋁。 鎳鈷鋁的安全性不好控制, 錳相對更穩定。

《財經》:鋰離子電池是否會是中期的主流路線?

歐陽明高:鋰離子電池一直會是中期主要產品, 不會輕易被顛覆。 但正、負極和電解液都可能發生變化。 另外, 鋰空氣、鋰硫等因為充滿不確定性, 在車用領域產業化前景還有待觀察。

中國鋰電技術的優劣勢

《財經》:目前全球鋰電, 中日韓三國掌握話語權, 是如何形成這樣局面的?

歐陽明高:主要是因為中日韓三國都有鋰電池的產業基礎, 日韓自不必說, 中國的產業基礎始自手機電池。 當鋰電池技術出現時, 全球大部分車企都在研究燃料電池, 並不看好動力電池的前景。 中國剛開始也在以研究燃料電池為主, 但因為沒有燃料電池相關的產業基礎, 基礎材料和膜電極與美國日本存在較大差距。 後來反復比較國內產業優勢和交通體系特點, 提出以鋰電先行為特徵的“純電驅動”戰略, 才最終與日韓處於同一陣營, 並且在新能源電動汽車產業化方面走在世界前列。

歐美現在很難出現大型的鋰電企業, 主要就是因為起步晚, 產業基礎薄弱。

《財經》:為什麼說中國的產業優勢和交通體系有利於鋰電發展?

歐陽明高:日本豐田一直在燃油發動機的基礎上發展混合動力, 當時在制定我國的新能源汽車的前兩個五年計劃, 也跟蹤豐田將混合動力作為發展的重點, 國內骨幹車企投入大量力量進行混動的研發。 到2008年, 國產混動車, 尤其是混合動力轎車的示範運行效果不太理想。

與此同時, 鋰離子電池技術在2007年以後取得了突破性進展, 短時期內取代了鎳氫電池, 使發展純電動成為可能。 豐田從混動到燃料電池, 其實都是為了提升技術門檻, 確保競爭優勢。

中國的交通體系具有電動化基礎, 高鐵、電動自行車、電動公共交通等已經使中國社會形成電動化出行的特色。 同時純電動車集成技術難度相對較小, 所以中國適合搞純電。

技術突破和應用場景貼合, 這是純電獲得快速發展的主要原因。

《財經》:中國的鋰電人才儲備和研究在世界上是什麼水準?

歐陽明高:我看過一個資料, 過去10年全球有關材料研究的國際論文約100萬篇, 中國大陸和中國臺灣占40%, 中國大陸比美國多一倍, 而材料研究中有相當一部分是與電池相關的。 在美國研究電池的大部分也是華人。 我國的鋰電後備人才和研究潛力巨大。

《財經》:中國鋰電的高端產能是否不足?

歐陽明高:高端產能是中國各行業都面臨的共性問題。 但中國電池行業的高端人才比例高, 技術創新活躍。 例如寧德時代的年產值200億, 有100多個博士。 而對比國內有的車企, 5000億的年產值只有50個。 如此高的人才結構和比例與其他行業是完全不一樣的。

《財經》:目前國內鋰電行業一致性較低,是否會出臺行業標準?

歐陽明高:中國的鋰電池標準制定了嚴格的安全標準,有明確指標。而日前通過的鋰電池國際標準就採用了中國標準。鋰電池的安全性和比能量是一對矛盾。隨著技術和工藝的發展,鋰電池企業會通過提升比能量指標提高技術門檻。比能量是一個調節產能結構變化的重要有效的指揮棒,市場中低端產能肯定將被淘汰。

歐陽明高:首先,寧德時代的產品品質與LG相當,甚至有時會優於LG;其次,歐洲沒有大型的鋰電廠商;第三,中國是這些車企的最大單一市場,比如占大眾全球銷量的40%;最後,中國鋰電產業鏈的完整度比韓國完善,產業規模和發展潛力也高於韓國。

下一代電池誰能破局

《財經》:目前最熱門的三元正極材料是富鋰錳基,為什麼它成為熱點,存在哪些優缺點?

歐陽明高:富鋰錳基做正極材料,是當今全球的研究熱點。富鋰正極材料理論放電比容量高,可以達到400mAh/g以上,電池比能量可以達到400瓦時/公斤以上。同時,可以降低對鈷和鎳的依賴,降低成本,尤其是鈷。近期,北大的夏定國教授在實驗室中合成了400mAh/g的正極,但是富鋰錳基電池壽命比較短。

現在,國內外都已經做出300瓦時/公斤的富鋰錳基鋰電池,但壽命幾百次,還不能滿足車用要求,需要繼續努力。富鋰錳基自身電壓衰減較快,在材料上需要尋求改進。其次,需要為富鋰錳基匹配電壓範圍更寬的電解質,比如固態。

《財經》:富鋰錳基產業化是否有時間表?

歐陽明高:在國家專項中,到2020年要實現811三元鋰電池的產業化。同時間段,富鋰錳基繼續深入基礎研究,因為相關項目還未結題,目前無法得出實現產業化的準確時間點,爭取2025年左右。

屆時被寄予厚望的富鋰材料鋰電池中綜合對比應與811相當,甚至更優,比能量應該高於811,耐久性是對比的關鍵因素。如果能夠成功提升耐久性,富鋰材料將會成為鋰電池新型可產業化的正極材料。

《財經》:大車企將固態和全固態電池列為下一步研發重點,研發難點在哪裡?

歐陽明高:雖然固態電解質的研究已經是熱點,但要實現全固態電池,核心是解決固體與固體的介面問題,目前仍需要添加液態電解質。未來5到10年,液體電解質比重將逐步減少,呈現由部分固態到半固態並向全固態發展的趨勢。屆時即使無法實現全固態,但也會接近全固態。

一旦全固態研製成功,不僅有較高的安全性,還將徹底改變電池的做法。因為固態解決了液態電池短路問題,從而可將電池進行內部串聯以提升比能量。目前應該在保證耐久性的前提下,盡可能提升比能量,且固態電池還具有快充的潛力。我國不少相關研究機構和企業正在研究固態鋰電池技術。

《財經》:日本在固態電池等領域的研究現狀和規劃如何?

歐陽明高:日本豐田對外展示過固態鋰離子電池,他們宣稱在2022或2023年實現產業化。但比能量還沒提升,所以產業化後比能量也不會太高。

燃料電池能替代鋰電池嗎?

《財經》:從純電再回到燃料電池,目前這種電池發展的主要問題是什麼?

歐陽明高:我國的燃料電池研究取得很大進步,燃料電池汽車在局部市場已經開始產業化。燃料電池系統性能優化,大概在2025年技術將能夠相對成熟,如果實現大規模生產,成本也將下降。

當前,更應當重視的問題是氫能技術,即前端的氫燃料,比如制取、運輸、儲存、壓縮等環節。目前大家都只關注到燃料電池系統本身。但與氫相關的技術和基礎設施並不理想。比如,車載儲氫技術存在以下問題:碳纖維成本高、儲氫重量比較低、能量損失比較大。所以,關鍵是要加深對氫能相關的基礎研究和技術開發,以及相關基礎設施的建設。

《財經》:燃料電池補貼沒有減少,是否決策者認為燃料電池發展更具有現實性?

歐陽明高:從國家整個能源系統來看(不能僅從車用角度),氫能燃料電池技術確實需要加快發展,這符合我國能源革命的需要。如果對能量要求達到一定程度,鋰電池就無法滿足。

但我也不同意氫是“終極能源”和氫能燃料電池車是“終極環保車”的說法。氫和電都是能源載體,並無“終極”之說。小型轎車對能量要求較低,鋰電池可能發揮更大作用。所以,就新能源汽車而言,燃電與純電將來會是共生共存。

《財經》:對於乘用車而言,未來燃料電池和純電動的成本平衡點在哪裡?

歐陽明高:有研究認為到2025年,對於中級以上轎車而言350公里里程可能會成為選擇燃料電池車和電池電動車的平衡點。里程超過350公里,燃料電池成本更好;350公里以內,鋰電池優勢更強。

現在我國發達的高鐵網路完全可以滿足民眾長途出行,所以對超長續航里程電動車的續期並不多。未來氫能源發展到一定程度,可以將燃料電池作為鋰離子電池的增程器,通過電電混合來增加里程,並減少電池用量。

(本文首刊於2018年4月16日出版的《財經》雜誌)

《財經》:目前國內鋰電行業一致性較低,是否會出臺行業標準?

歐陽明高:中國的鋰電池標準制定了嚴格的安全標準,有明確指標。而日前通過的鋰電池國際標準就採用了中國標準。鋰電池的安全性和比能量是一對矛盾。隨著技術和工藝的發展,鋰電池企業會通過提升比能量指標提高技術門檻。比能量是一個調節產能結構變化的重要有效的指揮棒,市場中低端產能肯定將被淘汰。

歐陽明高:首先,寧德時代的產品品質與LG相當,甚至有時會優於LG;其次,歐洲沒有大型的鋰電廠商;第三,中國是這些車企的最大單一市場,比如占大眾全球銷量的40%;最後,中國鋰電產業鏈的完整度比韓國完善,產業規模和發展潛力也高於韓國。

下一代電池誰能破局

《財經》:目前最熱門的三元正極材料是富鋰錳基,為什麼它成為熱點,存在哪些優缺點?

歐陽明高:富鋰錳基做正極材料,是當今全球的研究熱點。富鋰正極材料理論放電比容量高,可以達到400mAh/g以上,電池比能量可以達到400瓦時/公斤以上。同時,可以降低對鈷和鎳的依賴,降低成本,尤其是鈷。近期,北大的夏定國教授在實驗室中合成了400mAh/g的正極,但是富鋰錳基電池壽命比較短。

現在,國內外都已經做出300瓦時/公斤的富鋰錳基鋰電池,但壽命幾百次,還不能滿足車用要求,需要繼續努力。富鋰錳基自身電壓衰減較快,在材料上需要尋求改進。其次,需要為富鋰錳基匹配電壓範圍更寬的電解質,比如固態。

《財經》:富鋰錳基產業化是否有時間表?

歐陽明高:在國家專項中,到2020年要實現811三元鋰電池的產業化。同時間段,富鋰錳基繼續深入基礎研究,因為相關項目還未結題,目前無法得出實現產業化的準確時間點,爭取2025年左右。

屆時被寄予厚望的富鋰材料鋰電池中綜合對比應與811相當,甚至更優,比能量應該高於811,耐久性是對比的關鍵因素。如果能夠成功提升耐久性,富鋰材料將會成為鋰電池新型可產業化的正極材料。

《財經》:大車企將固態和全固態電池列為下一步研發重點,研發難點在哪裡?

歐陽明高:雖然固態電解質的研究已經是熱點,但要實現全固態電池,核心是解決固體與固體的介面問題,目前仍需要添加液態電解質。未來5到10年,液體電解質比重將逐步減少,呈現由部分固態到半固態並向全固態發展的趨勢。屆時即使無法實現全固態,但也會接近全固態。

一旦全固態研製成功,不僅有較高的安全性,還將徹底改變電池的做法。因為固態解決了液態電池短路問題,從而可將電池進行內部串聯以提升比能量。目前應該在保證耐久性的前提下,盡可能提升比能量,且固態電池還具有快充的潛力。我國不少相關研究機構和企業正在研究固態鋰電池技術。

《財經》:日本在固態電池等領域的研究現狀和規劃如何?

歐陽明高:日本豐田對外展示過固態鋰離子電池,他們宣稱在2022或2023年實現產業化。但比能量還沒提升,所以產業化後比能量也不會太高。

燃料電池能替代鋰電池嗎?

《財經》:從純電再回到燃料電池,目前這種電池發展的主要問題是什麼?

歐陽明高:我國的燃料電池研究取得很大進步,燃料電池汽車在局部市場已經開始產業化。燃料電池系統性能優化,大概在2025年技術將能夠相對成熟,如果實現大規模生產,成本也將下降。

當前,更應當重視的問題是氫能技術,即前端的氫燃料,比如制取、運輸、儲存、壓縮等環節。目前大家都只關注到燃料電池系統本身。但與氫相關的技術和基礎設施並不理想。比如,車載儲氫技術存在以下問題:碳纖維成本高、儲氫重量比較低、能量損失比較大。所以,關鍵是要加深對氫能相關的基礎研究和技術開發,以及相關基礎設施的建設。

《財經》:燃料電池補貼沒有減少,是否決策者認為燃料電池發展更具有現實性?

歐陽明高:從國家整個能源系統來看(不能僅從車用角度),氫能燃料電池技術確實需要加快發展,這符合我國能源革命的需要。如果對能量要求達到一定程度,鋰電池就無法滿足。

但我也不同意氫是“終極能源”和氫能燃料電池車是“終極環保車”的說法。氫和電都是能源載體,並無“終極”之說。小型轎車對能量要求較低,鋰電池可能發揮更大作用。所以,就新能源汽車而言,燃電與純電將來會是共生共存。

《財經》:對於乘用車而言,未來燃料電池和純電動的成本平衡點在哪裡?

歐陽明高:有研究認為到2025年,對於中級以上轎車而言350公里里程可能會成為選擇燃料電池車和電池電動車的平衡點。里程超過350公里,燃料電池成本更好;350公里以內,鋰電池優勢更強。

現在我國發達的高鐵網路完全可以滿足民眾長途出行,所以對超長續航里程電動車的續期並不多。未來氫能源發展到一定程度,可以將燃料電池作為鋰離子電池的增程器,通過電電混合來增加里程,並減少電池用量。

(本文首刊於2018年4月16日出版的《財經》雜誌)

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