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當前動力電池生產線開工率達30%左右就已經很不錯

2018-09-03 15:53:00 NE時代  點擊量: 評論 (0)
我是2000年開始做動力電池測試的,我今天不跟大家講測試的事情,主要講安全問題。我知道作為企業非常不容易,但是未來的路怎么走?希望大家的思考。小標題是“面對電動車發展的不平衡問題,企業應該怎么調整自己的發展思路?”,我主要有三個內容跟大家分享。

剛才我說了,這是萬鋼部長(現在是國家領導人了)他今年三次在不同的會議上提到這件事,就是大家說的淘汰傳統燃油車的事情,不是淘汰內燃機,燃油車不是把內燃機淘汰掉,內燃機要和電驅動結合起來,光靠電池是不行的。我們現在如果要加大電池組的能量,在現有的充電服務體系下,怎么能充得更快呢?并且對于高能量密度電池組來說快充是致命的。大家見沒見過上下班時的擠公交車場景?我有幾次在北京早上趕高鐵,我就坐地鐵去,前面來了兩、三趟車我都擠上不去。大電流充電和人擠地鐵門的場景是一樣的,鋰離子的大電流充電時,如果離子擠不進去就會很危險。

未來應該是電驅動系統與內燃機結合起來,發揮各自的優勢,使得內燃機可以把能耗和排放降下來。為什么豐田普瑞斯走混合動力?就是先把能耗和排放降下來。我們提倡推廣使用新能源汽車追求的是節能和減排,豐田普瑞斯從百公里7升油降到3升油以下,3升油能耗肯定是少了,排放也少了,這是真正的節能減排。現場是使用電動汽車讓人感覺好象不排放,那能量從哪兒來?產生能量的地方有排放嗎?能量消耗大嗎?應該多問一問。我今天來不及了,有時間再和大家討論現。在電動汽車的能耗幾乎是傳統7升油車的1.5倍,豐田從7升到3升,我們卻是從7升變成12、13升了。特斯拉電動車用22度電走100公里,大家算一算這個能耗,這也是為什么特斯拉電動車在新加坡被罰款的原因。如果電動汽車總背著這么重的電池組跑,就會不節能、不環保(折合成當量煤能耗和排放還高了)。新能源汽車首先要解決怎么節能的問題?節了能排放也會相應降低。內燃機的能量密度比較高,如何與電驅動匹配?應該說有很大的改進空間。

我跟很多做Pack的朋友說,你要想做Pack,要先學會對動力電池系統的評價。我們今天可能還做不好電池組,但是我們要知道什么樣的電池組是符合用戶要求的?我朝著這個目標去努力,這是很重要的一點。

能量密度高只是其中一個要求,但不是唯一的,充電的技術能力、放電能力、安全性,高溫適應性低溫適應性、循環壽命、擱置壽命、生產效率、維護方便性、回收方便性、成本接受度等等,有許多要求要滿足。

我在這里也給出了一個希望值,這里動力電池系統的能量密度給出了達到500Wh/kg的要求,汽油是2700 Wh/kg,即使是動力電池系統做到500 Wh/kg,與2700 Wh/kg還差了很多倍,我說的是動力電池系統的能量密度,不是固體電池單體的能量密度。系統如果做到500 Wh/kg,單體得做到800-900 Wh/kg。

有人跟我說,如果單體電池的能量密度做到600 Wh/kg,系統的能量密度就能做到500 Wh/kg。我建議你試試,電池單體的能量密度越高,單體電池的總重量在Pack中所占比例就會越低。連接件、電纜、固定件等的重量不會因為電池能量密度提高而同比例降低,在這些輔件重量不能降低的情況下,你的電池能量密度越高未必系統的能量密度會按比例降低,所以說你要做到更高的能量密度才有可能平衡。

目前來看,我們今天所能達到的技術水準,和用戶對動力電池系統的理想狀態相差甚遠。我們是不是一定要走這條路?大家好好想一想。

除了產品的評價,也要對項目學會評價。能不能干這個項目?(這個項目不一定針對新能源汽車)干任何事情都要考慮全壽命周期的安全性;大批量生產資源的可持續性;大批量生產設備的可控性;社會保障能力是否能夠滿足要求;制造過程的能耗比等等,這里面對于任何一個問題都要考慮的。

我們在做新能源汽車動力電池產業時,恰恰沒有考慮這個問題。我們只看到某一點,這就造成了我們非常不理性的現象。國家給的補貼支持新能源汽車產業的發展,五年的連續補貼是為了給大家提供研發的緩沖期,讓大家有時間做研發,在補貼沒有的時候能拿得出在市場上站得住腳的產品。遺憾的是所有企業無一例外奔著補貼去了,把它當成企業利潤增長點,而沒有在產品開發上下真功夫。有些企業的人說補貼沒有了就不干新能源汽車了。這完全違反的國家支持新能源汽車產業的初衷,習總書記總跟講“不忘初心“。國家是因為考慮新能源汽車研發投入非常大,所以才給的補貼,有多少企業是這么想這個問題的?

這張圖給出的是目前項目評價滿意是100分,現在只有1個大批量生產可持續資源給了60分。這還是在沒有考慮三元的情況下給出的,因為三元材料中鈷的資源非常少,不可能支持可持續發展。其它方面得分不高,作為一個國家戰略,一個投資人,這么低的分是沒有人給你投錢的。不是政府強力支持,你會做新能源汽車嗎?從事這個行業的人都要認真思索你的出路在哪里?

大家看問題出在這里,所有做Pack、做電池的人,要首先解決動力電池系統的可設計性。特斯拉電動車上采用了松下不太安全的18650和21700電芯,沒辦法只匹配那么復雜的冷卻系統,保證電池組能夠正常工作。18650電芯的能量密度已經達到240Wh/kg了(現在21700已經達到280Wh/kg),240Wh/kg的單體電芯組合成系統后,能量密度就只有103Wh/kg,重組率下降57%。而比亞迪采用的是130Wh/Kg的磷酸鐵鋰大容量電芯,做出來的系統能量密度也是103Wh/kg,所以我跟大家講,不要單獨看電芯的能量密度有多高?目前能量密度的高低都是科學家站在材料層面說的,不是站在系統產品層面說的,嚴重地誤導了大家。從材料層面看磷酸鐵鋰電池的電壓只有3.2V,肯定比電壓是3.7V的三元材料電池的能量密度低很多。但是在實際中,為什么比亞迪能用130Wh/Kg做出103Wh/Kg的系統,而特斯拉用240Wh/Kg也只能做出103Wh/Kg?有可比性嗎?有很多事情要全面地來看,動力電池系統的可設計性是很重要的。現在我們來看看國內,只有個別幾家企業的電池是考慮了這個可設計性的,絕大部分企業沒有考慮,不理解這個事情重要性是做不好動力電池系統的。

大家看這張圖講的是增程器,燃料電池是這里面的一種,這就是典型的內燃機和其它類型發電裝置的結合,會有新的東西。現在內燃機在起步用、爬坡用、加速用時能耗比較高,但是在平穩行駛中發動機的功率消耗大概占總功率的15%到25%左右。大家可以查一個數據,早年在1900年前后,歐洲路面上跑的賽車也只有15馬力,當時15馬力已經很高了。現在很多汽車的功率是幾百匹馬力,為什么呢?因為我們要加速快。電動機的特性是可以從零開始加速,電動車的起步速加性能要遠遠高于使用內燃機的車輛,電動機與內燃機的配合正好把內燃機大扭矩、高能耗、低效率的區間躲開了,形成優勢互補。所以豐田公司才選擇了混合動力方案,最早的豐田普瑞斯發動機是1.3升的,而大小差不多的燃油車用的是1.8升發動機。普瑞斯的加速性能得到提高,能耗降低,排放降下來了。車輛發動機在大扭矩時能耗和排放是最不好,這個工作交由電動機承擔,這是聰明的做法,缺點是系統相對復雜,技術要求高。這個技術路線值得我們學習和思考。

總結一下:

目前新能源發展存在較大的泡沫,需要引起大家的警惕。

電驅動是目的,動力儲能的設計和匹配要創新,解決好動力電池系統與電動汽車一體化設計,加強電池組和模塊的設計需要全方位考慮。

加強對電池組產品的全面測試,不能根據片面的測試結果,對動力電池系統進行評價。

通過評價,改進設計,解決好動力電池系統的重量能量密度、體積能量密度、充電接受能力、放電能力等一系列問題的平衡。

通過項目的評價,學會對動力電池進行綜合評價的方法,對項目做出科學的判斷,特別要重視動力電池產品向國外學習,我們不能夜郎自大。

加強對動力電池回收的研究,盡可能不采用火法(高溫消耗能源)和濕法(化學法),否則還得再處理,一定要找到新的方法。

未來新能源汽車動力儲能方式還將發生重大的變化,不會在動力電池為主的一條道上走到黑。

謝謝大家。

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責任編輯:繼電保護

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