清華院士歐陽明高:動力電池材料循環(huán)利用是必然的
如今,面對我國新能源汽車持續(xù)增長的良好勢頭,動力電池行業(yè)如何發(fā)展備受關(guān)注。
“去年以來,我國新能源汽車產(chǎn)銷出現(xiàn)爆發(fā)式增長,今年5月新能源汽車市場占有率達(dá)到24%,自主品牌新能源汽車滲透率超51%,伴隨著這一快速增長,動力電池裝機量也大幅提高,動力電池行業(yè)如何發(fā)展值得探討。”6月16日,在2022世界動力電池大會預(yù)熱項目之一的“‘云上宜賓’高端對話”活動中,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高對動力電池行業(yè)的材料回收、快充技術(shù)、全固態(tài)電池及行業(yè)未來發(fā)展趨勢等表達(dá)了其最新的認(rèn)識和觀點。
“材料循環(huán)利用是必然”
時至今日,我國動力電池產(chǎn)量約占全球的70%,對于鋰資源的焦慮及材料循環(huán)利用一直是行業(yè)和社會關(guān)注的熱點。
“動力電池產(chǎn)業(yè)是中國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),在技術(shù)迭代、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、市場形態(tài)、產(chǎn)業(yè)布局等方面呈現(xiàn)出一些新特征、新趨勢,動力電池材料循環(huán)利用是必然趨勢。”歐陽明高表示,材料是動力電池的核心。之前的傳統(tǒng)汽車動力是燃油發(fā)動機,其工作方式是通過消耗能源產(chǎn)生動力,如今電動汽車的動力來源是動力電池,動力電池材料可以循環(huán)回收利用。
針對動力電池所需的鋰資源,歐陽明高談到,我國的鋰資源探明儲量在不斷增加。其中,2010年探明儲量約為3300余萬噸,2020年探明儲量約為8600余萬噸,如果換算成電動轎車動力電池的使用量,可以滿足30億輛車使用,預(yù)計中國到2040年至2045年累計生產(chǎn)電動轎車將達(dá)到3億輛。他表示,我國的鋰資源并不缺乏,而且如果材料循環(huán)利用還可以節(jié)約,預(yù)計到2050年動力電池將有一半材料都是通過循環(huán)利用提供的。他認(rèn)為,目前階段的鋰資源緊張,是由于我國電動汽車產(chǎn)銷飛速增長,帶來動力電池材料需求快速爆發(fā),供應(yīng)鏈的缺口沒有很快補齊,同時還有非正常炒作等因素帶來的影響所致。
在歐陽明高看來,雖然鋰資源并不缺乏,但從綠色低碳可持續(xù)發(fā)展角度來看,動力電池材料回收利用仍是應(yīng)有之義。他提出,應(yīng)建立穩(wěn)定的動力電池材料供應(yīng)體系,以及動力電池材料回收體系,破解現(xiàn)實難題。
“看好電池快充的前景”
如今,國內(nèi)行業(yè)中的電動汽車快充技術(shù)受到了整車企業(yè)和消費群體的共同關(guān)注。
對此,歐陽明高提出,要從動力電池比能量提升的角度去看快充。他談到,目前的動力電池比能量已經(jīng)達(dá)到300Wh/kg,可以繼續(xù)增加到350Wh/kg到400Wh/kg,而下一代鋰離子電池比能量還能繼續(xù)增加。與此同時,必須要保證電池安全、延長電池壽命。如目前儲能電池平均壽命為充放電5000-6000次,儲能成本高于電網(wǎng)費用,應(yīng)用會有難度。但如果把儲能電池的壽命提高到充放電1.5萬次至2萬次,成本就會大幅下降。他說,下一步,電動汽車要發(fā)展V2G技術(shù),其中要發(fā)揮電池的儲能功能,同時對動力電池的壽命要求會提高,所以在技術(shù)開發(fā)上,要在動力電池的比能量、安全、壽命、快充之間尋找最佳平衡點,這也是動力電池技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
他認(rèn)為,目前在電動汽車的動力電池方面,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池都有一些新技術(shù),如電動汽車配置350千瓦快充,能充電5分鐘續(xù)駛150公里到200公里,充電10分鐘續(xù)駛300公里到400公里,這既是新能源汽車的發(fā)展趨勢,也是用戶的實際需求。從用戶使用角度看,“慢充+快充”的組合較為合理,而且,提高動力電池的性能是關(guān)鍵。
當(dāng)前,如何兼顧動力電池的高電量、長續(xù)駛里程、長壽命、快充及安全性能,歐陽明高提出,這要靠電池設(shè)計和電池材料來實現(xiàn)。他舉例說,磷酸鐵鋰電池裝車量今年5月達(dá)到10.2GWh,占總裝車量的55.1%,這與電池設(shè)計和材料有關(guān),是磷酸鐵鋰刀片電池的出現(xiàn),使其裝車量有了大幅回升。但是,磷酸鐵鋰電池也有短板,其快充仍受到一定限制。
在動力電池設(shè)計上,歐陽明高認(rèn)為正出現(xiàn)百花齊放的局面,如電池外形上,有方殼,有軟包,有疊片,還有近來特斯拉主導(dǎo)的4680圓柱電池市場也在升溫。同時,國內(nèi)各電池廠家在結(jié)構(gòu)設(shè)計上也各有千秋,如中創(chuàng)新航的One-Stop技術(shù)是較新的電芯結(jié)構(gòu)技術(shù),蜂巢能源是短刀片電池,寧德時代是麒麟電池,孚能科技有軟包電池等。
“全固態(tài)電池是趨勢”
目前,在世界范圍內(nèi),中國的電動汽車動力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大,產(chǎn)業(yè)鏈最全,產(chǎn)量最高,但全球行業(yè)競爭也逐漸加劇。
對于歐美日大力布局動力電池產(chǎn)業(yè)情況,歐陽明高談到,當(dāng)前全球動力電池產(chǎn)業(yè)方興未艾,歐洲在大力布局動力電池產(chǎn)業(yè)鏈,預(yù)計到2030年,僅德國的數(shù)家動力電池企業(yè)產(chǎn)能將達(dá)近1000GWh。與此同時,美國在動力電池基礎(chǔ)理論方面仍然處于領(lǐng)先地位。日本正在舉全國之力布局固態(tài)電池,進(jìn)展較快。
“相對而言,在動力電池制造的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、智能化方面,我國的整體水平還有欠缺。”歐陽明高表示,我們要居安思危,要把國內(nèi)企業(yè)的力量集中起來,強化技術(shù)創(chuàng)新,持續(xù)加速發(fā)展。
在動力電池技術(shù)發(fā)展趨勢方面,歐陽明高認(rèn)為,如今新能源整車都在逐步向滑板底盤、CTC集成電池一體化方向發(fā)展,這一趨勢不會變,低碳化趨勢不會變,電池材料回收利用不會變。此外,較為理想的動力電池技術(shù)還是不少,如增加電池負(fù)極的硅含量,電池正極也不會局限于磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰等。
“全固態(tài)電池仍是新能源汽車廠商目前最理想的電池。”歐陽明高談到,全固態(tài)電池既有溫度范圍寬的優(yōu)點,也可以快速充電,還能做成疊片軟包,對于回收非常方便。
“目前的鋰離子電池仍將在較長時間內(nèi)占據(jù)市場的主導(dǎo)地位。”歐陽明高表示,已經(jīng)有新能源車企宣布在2030年之前引入固態(tài)電池,雖然具備可能性,但即使到2030年全固態(tài)電池的市場占有率仍然很低,能否顛覆整個動力電池市場局面存在疑問。“或許到2050年全固態(tài)電池將占主流,這是對行業(yè)發(fā)展的愿景。”他說。
“我們既要仰望星空,又要腳踏實地。”歐陽明高表示,國內(nèi)動力電池廠家更多需要腳踏實地為主,偶爾仰望星空,要努力保持中國動力電池產(chǎn)業(yè)在全球的領(lǐng)先地位。
當(dāng)日,寧德時代新能源科技股份有限公司首席科學(xué)家吳凱、孚能科技(贛州)股份有限公司董事長兼首席執(zhí)行官王瑀、中創(chuàng)新航科技股份有限公司研究院院長鄭翔、寧波容百新能源科技股份有限公司董事長白厚善、深圳吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤、北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司董事長兼總經(jīng)理俞會根參加了此次活動。
該活動由四川省人民政府、工業(yè)和信息化部主辦,工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心與歐陽明高院士工作站共同承辦。據(jù)最新統(tǒng)計,此次活動在線總瀏覽量及播放次數(shù)達(dá)432.36萬。
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