全球今亮点!面临“升维”挑战 动力电池亟需解决从有到好瓶颈问题
“我国新能源汽车保有量超过1300万辆,占全球总量的一半以上,在‘双碳’目标下发展速度会更快,这对于动力电池和燃料电池,提出越来越高的要求。”中国科学院院士孙世刚表示,动力电池需要全方位发展,包括能量密度、功率密度、安全性、使用寿命、极端环境适用性和降低成本等方方面面。
中国科学院院士孙世刚
(资料图片)
近日,以“推进中国汽车产业现代化”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2023)在京举办。论坛期间,来自政府部门、行业机构和企业代表共聚一堂,就动力电池面临的挑战,以及未来发展趋势等问题进行深入解读。
动力电池面临“升维”挑战
随着新能源汽车的蓬勃发展,动力电池装机量水涨船高。数据显示,2022年国内动力电池装车总量达到294.6GWh,同比增长90.7%。然而,“行业形势发展大好的背后,很多不稳定、不确定的挑战已经产生。”欣旺达电子股份有限公司副总裁梁锐表示。
在梁锐看来,目前动力电池产业面临“升维”挑战。“我们过去强调掌握技术、质量,控制成本就可以了,但去年很多企业花很大工夫去投资供应链,以保证上游资源的供应。”
梁锐进一步指出,国内外竞争加剧,上游资源受到约束,部分专利纠纷不断产生,同时在“双碳”战略的背景下,对电池的碳排放管理越来越严格,对于中国动力电池低碳绿色发展的模式提出了新的要求。
孙世刚认为,动力电池在技术层面也有很多不足之处。首先是锂离子提取有一定难度;其次,能量密度接近极限,而许多应用场景希望有更长的续航里程;再次,车辆行使过程中工况随时变化,对材料和界面带来冲击,可能导致事故发生;最后,使用环境复杂,需要有更好的适应性。
孙世刚强调,在动力电池体系中最核心的还是材料。他说,“从现在到未来的很长一段时间,锂金属将扮演着重要角色。用锂金属作为负极,高压高比容量材料作为正极,不可避免带来一些安全性问题,主要还是抑制锂枝晶生长,找到相应的添加剂,以解决安全问题。”
“从提升电池的动力性能来看,材料结构同样发挥重要作用。”孙世刚举例道,相同的材料,调控层状正极材料的表面结构,强化锂离子传输过程,能显著提升锂离子电池的能量密度和功率密度。另外,强化离子电池包含传输通道、电子传输通道、电池热传出等,还能提升电池安全性性能。
孚能科技(赣州)股份有限公司董事长王瑀
从有到好亟需解决瓶颈问题
与此同时,动力电池原材料价格和资源限制,也成为行业关注的热点话题。孚能科技(赣州)股份有限公司董事长王瑀表示,“我们预测,如果2022年动力电池能够达到100美元每千瓦时,电动汽车的普及就会到来,也确实做到从198美元降到140美元左右。”
然而,“去年碳酸锂的涨价打破了我们所有的理想和愿望,一年内从5万-6万元涨了约10倍,整车厂和电动汽车厂为锂产业贡献了接近1000亿的利润。”王瑀感叹道,我们经历了钴资源有限的影响后,又受到锂资源的影响。
王瑀认为,动力电池从“有”到“好”是亟需解决的瓶颈问题,首先是做足续航里程,电池包电量需提升25%;其次,消除充电焦虑,目标10分钟充满400公里;再次,压缩电池包价格,达到100美元每千瓦时;最后,减少对钴和锂资源的依赖,进一步推动电动汽车发展和“双碳”目标的实现。
针对产品质量,梁锐建议,为电池配备电池护照,这是电池生命周期的数据管理系统,为全球的电池价值链带来更高的透明度。梁锐说,“通过电池全生命周期质量管理,建立开发质量保证、供应商质量保证、过程质量保证到售后质量保证等体系,最终达到客户完全满意和零缺陷的目标。”
“我们不仅要解决动力电池瓶颈的技术问题,还要在源头上实现超越。”孙世刚说,相关企业要从能量密度、功率密度、安全性、长寿命、低成本等方面,建立自立自强的技术根基,进而主导下一代动力电池和燃料电池的发展。
中国电子科技集团第十八研究所研究员肖成伟
中国电子科技集团第十八研究所研究员肖成伟也表示,现在动力电池研发的热点集中在下一代锂离子电池、新体系电池、智能电池、电池系统集成等。多方协同深入开展研究工作,提高中国动力电池基础研究能力、工程化技术水准,提升我国动力电池产业国际影响力。
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