摘要：2014年10月28日-30日，由中国汽车技术研究中心（CATARC)和电动汽车百人会、电动汽车科技发展“十二五”重点专项总体专家组联合主办的“2014电动汽车科技创新国际论坛”在北京香格里拉举办。科技部电动汽车重大专项总体专家组的电池责任专家肖成伟先生总结了车用动力电池国内外的技术进展，并介绍了我国下一代动力电池的技术路线，以下为发言实录。
我将把现在中国动力电池进展情况和我自己对电池未来趋势的个人判断给在座各位做一个分享。
一共分三个部分，一个是电动汽车推动锂电池发展的背景的概况，另一个是电池技术发展现状，还有一个是动力电池未来发展的趋势。在座各位很多都看过这样一个片子，在里面科技部从“十五”一直到目前，一直坚持“三纵三横”的这样一个技术研发体系的布局，包括燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车这三大类车型，包括电池、电机和电控这三个关键的零部件，整个的技术体系一直到现在还是坚持着这样一个格局。
对中国来说，在电动汽车领域乘用车是大家关注的重点，也是一个焦点。从统计和分析的数据来看，中国电动汽车在这样一个市场里，它占的比例相对来说还是比较小的，在中国大概千分之一左右，在日本、美国、欧洲，整个的电动汽车包括混合动力在内占的比例相对来说还是比较高，从这个角度来说，中国在电动汽车这样一个领域，包括技术领域和市场领域，我想都有一个非常大的发展的潜力。在插电式混合动力上中国现在已经推出两款比较成熟的产品，比亚迪的秦和上汽荣威550，秦在今年这一段时间表现还是非常好的，每个月销售平均1000辆。据中汽中心统计，从2009年到2014年整个国内节能与新能源汽车产量的统计，从整个统计的数据来看，纯电驱动的车型在里面占的比例比较高，包括大巴车，包括乘用车，包括插电式的和纯电动车型。从一季度往后，整个的新能源汽车发展的态势还是非常良好，每个月统计下来大概1万辆左右的产量，整个从发展的趋势来看还是非常快的。再看一下它的应用的最主要的领域或者方向，我们称其为“点-线-面”的布局，大城市里我们还是以大巴车作为主要推广的领域，里面包括我们插电式的和混合动力的。到现在为止整个推广的数量应该是超过3万辆，而城市之间的我们就照现在坐的动车或者高速列车，这是一个比较大的应用领域，中国在全球的影响力还是非常大的。再有一个是面上的，在城镇或者城郊结合部甚至在城市里面，电动自行车是一个非常大的市场，现在整个的保有量，包括替换量，这个数量还是非常巨大。在这个领域里面，锂离子电池现在呈现一个比较快速的发展态势。电动自行车现在保有量超过2亿辆，去年整个的产销量超过3000万辆，锂离子今年的数量用在电动自行车里的应该超过300万辆，明年可能整个幅度会翻倍往上增加。在这个基础上，对中国的锂电池的行业是一个比较大的推动。在电动自行车的基础上，我们的观点是认为下一步小型电动汽车会形成中国一个比较有特色的产业的优势。而在乘用车领域，其实也包括小型纯电动，其实这三个领域应该是大家比较关注的，或者说汽车企业包括电池企业比较关注这样几个大的领域，一个是在城郊结合部的这种微型的纯电动车，我们不能说是低速车，相当于在低速车的基础上做升级换代，满足中国政府提出的对电动汽车的一些法规的要求，这是一个非常有发展潜力的领域。再有一个对出租车、公务拥车包括日租车、私人用户，这种车我们应该归结于一个高速的纯电动车或者是比较高端的纯电动车。再有一个是物流车，这个是比较有中国特色的，尤其在中国“四通一达”的快递领域，物流车在里面会有一个比较大的应用前景，也包括其他的邮政、环卫车等等这些。而在示范城市里面，我想通过中国政府的无论是从政策方面还是从补贴的方面或者从技术引导的方面，我想在新能源汽车推广里面，会有一个比较大的应用。推广的区域整个统计下来应该是超过30万辆，但是能不能完成这样一个指标，我想是取决于我们零部件厂商、汽车厂商包括地方政府包括中央政府的一些共同努力。我个人还是对新能源汽车在示范城市里面推广持一个比较乐观的态度，我想应该至少会完成30%以上，也就是说在今明两年这个数量应该会超过10万辆的数量，包括我们插电式的和纯电动的，无论是在大巴车的领域还是在轿车也就是乘用车的领域，两个累计的数量应该是超过10万辆。
再看看动力电池作为一个关键的零部件的发展的现状，我想无论是在我们混合动力的还是插电式的混合动力包括我们增程的包括纯电动的包括燃料电池里面，动力电池是一个必不可少的关键的零部件，无论它作为一个功率的补充还是作为一个能源的提供，一个供应器件，我想在里面是非常必要的，也是起了一个关键的作用。把微混的、中混的、全混的、插电式的、纯电动的做了一个比较，要求是有所不同的，比如从能量需求、功率的包括循环制度和寿命等等都有不同的需求，但从整个发展的趋势来说，我想锂电池还是未来的一个主要的技术趋势。
在这个基础上，世界各个国家对锂电池支持的力度都是非常大的，无论韩国、日本、美国、德国，都做了很大的支持，这些支持是从材料到电池单体到电池的系统，甚至到标准体系，包括测试评价等等这些方面，都给予了相应的一些支持，针对纯电动的就是能量型的这样一些电池，也包括功率型的这样一些电池相应的技术开发。在美国，是从产业链的建立和基础研究方面做了比较大的支持，对于美国对研发的支持，我觉得他提了一个比较宏伟的目标，无论是在储能领域还是在交通领域，提了一个三个五的目标，能量密度大概是现在的五倍，成本是现在的五分之一，在五年之内实现这个目标，我个人认为这个还是非常具有挑战性。在中国有两个规划，一个是科技部牵头的“十二五”的科技规划里面，有一块是电池的规划内容。再有一个是工信部牵头的节能与新能源汽车的国家规划里面有一个动力电池路线图，一个是从研发的角度进行相应的支持，一个是从产业化的角度进行相应的支持，还是针对推动中国的新能源汽车发展的角度做好零部件的技术和产业的准备。
我统计了一下三个五年计划锂离子电池技术路线发展的路径，其实从这个趋势来看，还是向着高比能量或者高的能量密度的发展方向来往前去走的，也考虑到安全性，比如从钴酸锂到锰酸锂，到磷酸铁锂，最后到三元体系，是这样的一个发展路线。还是针对乘用车，尤其是乘用车这样一个领域，向着高比能量要求的这样一个方向做了一些相应的项目的设置，包括技术指标的一些设置。其实从它的能量密度，我们做的钴酸锂能量密度可以做得很高，但最主要考虑到它的安全性是一个比较大的问题。从这个角度来说把安全性和技术指标做了一个相应的结合，循序渐进的来推动这个发展的进行。比如我们从锰酸锂到磷酸铁锂到现在的三元材料是一个渐进的过程。在安全性的角度来说，尤其要满足QC/T743这样一些标准的要求，从这个角度来说，磷酸铁锂这一类的电池是可以完全满足这样一个标准的要求，而在锰酸锂和三元混合的体系，这样的电池也可以满足电池安全性的要求，因为中国现在的安全性是针对单体和模块的，这两个没有问题，但是在系统的安全性角度还是需要去做进一步的关注和进一步的研究，因为毕竟系统完了之后，整个电池系统的能量提高了很多，所以在这个基础上安全性还是需要做进一步的关注。而在三元的材料体系里面，现在目前关注的一个重点还是在单体的角度和模块的较做进一步的技术攻关来提高安全性。在这个基础上我们再做系统的安全性的一些技术的提升。
以下可以归到这几类别里，第一个是我们用富锂层状的锰酸锂和钴酸锂做了一个正极材料的混合，负极材料基本上以碳材料为主，这一类富锂的层状锰酸锂和镍钴锰三元材料混合的这一类的我们做的电池能量密度大概会做到160瓦时每公斤左右。而在磷酸铁锂这个我们也做了一些技术的创新，能量密度也有一个比较大的提升，现在我们可以做到137，接近140瓦时每公斤这样一个技术指标。锰酸锂和镍钴锰这样一个混合体系，这个在日韩会比较多一些，但这个电池的能量密度我们做能量型的基本上可以做到160瓦时每公斤，我们做插电式用的，就是能量功率相结合的这样一个电池，能量密度大概会做到135瓦时每公斤。我们做的三元材料，现在说高镍的这种，尤其在中国的创新工程里面支持的8家电池企业，基本都是选择这样一个技术路线，它开发的电池的能量密度要超过180瓦时每公斤，现在整个的研发和产业化正在进行中。再有一个是用尖晶石锰酸锂和镍钴锰三元材料混合体系做的高功率电池，这个我们可以用在现在混合动力大巴车里，也可以用在混合动力乘用车里，开发这一类电池可以满足两方面的要求。
在新型锂离子电池这一块，我们前面提的大概都是在160到180之间，而新型锂离子电池大概我们要超过200瓦时每公斤，接近250瓦时每公斤，这一类电池国家也给予比较大的支持。而在新体系国家支持的重点还是锂硫电池，现在开发的锂硫电池单体大概可以做到10Ah左右，大概会做到400瓦时每公斤，当然它有些问题，比如循环寿命、倍率这些还是需要去做大量的研究工作。
这个是把国内外混合动力电池的材料体系等等各个方面做了一个对比，从趋势来看，正极材料还是以层状材料为主，也就是刚才说的三元材料，包括镍钴锰的包括镍钴铝的为主，做功率型的电池的开发。国内的开发企业相对来说比较少，有些企业也在开发，在里边各种材料体系都会有，包括磷酸铁锂，包括锰酸锂和三元材料混合一起的，包括单纯的锰酸锂的这样一些材料体系，都在做相应的一些开发。开发最多的还是用在纯电驱动车型用的能量型的电池里面或者能量和功率兼顾型的，用在插电式车里面。从发展趋势来说，基本上会向着锰酸锂和三元材料混合体系或者说向着三元材料这样一个体系来做一个转变。当然我们磷酸铁锂在大巴车里也会有它相应的应用领域，但是对乘用车这样一个应用领域还是向着高比能量这样一个技术发展的方向来转变。基本上都会向着层状的三元材料这样一个方向去做比较大的研究和产业化的工作。当然我们在这里面会有18650的电池结构，有方形的铝壳的结构，有软包装的结构，整个在美国公司从材料的技术路线角度来说基本上是趋同的，但是对电池整个的结构设计包括外观的设计等等，基本上会按照公司自己的产品开发来进行相应的设置。而对整个极芯的结构，我个人的观点也是基本上会趋同的。
国外电池公司开发的电池产品中，比如说日产的电池厂，AESC，他开发的电池用在聆风里面，整个单体的密度大概是157瓦时每公斤，电池系统大概是82瓦时每公斤，打了一个比较大的折扣。这个是LG化学给Volt提供的一款电池，整个系统完了之后大概在80瓦时每公斤，他这个电池的能量密度大概也是在145瓦时每公斤左右。再有一个是日立，日立现在最主要做混合动力的，用高功率的电池居多，他在产品的整个规划里，插电式的和纯电动的也在做，最主要他现在还是跟其他公司合作做混合动力用的电池的产业化的工作会比较多。给通用配的电池包，能量密度大概是36瓦时每公斤，应该是110V左右，我个人认为应该是中混的这样一个电池系统。是江森自控也在混合动力和纯电驱动这样两个领域来进行电池的一些开发，包括功率型的电池和能量型的一些电池。而在丰田，主要用在插电式的Prius这个包括混合动力的Prius这两款电池，插电式的混合动力的电池它的能量密度在110瓦时每公斤，采用这样一个材料体系还是镍钴铝的材料体系，包括用在混合动力的也是一个镍钴铝的这样一个材料体系，这是他针对的两款车型进行的电池的设计。大家可以看到，整个的能量密度用在插电式的并不是很高，最主要还是根据纯电行驶的里程有关系。
把国内外这样一些电池厂开发的这样一些电池的产品做了这样一个对比，我个人的观点就是从单体电池开发和相应指标的比较来看，国内的单体电池技术水平跟国外基本上是一致的，处于同样的一个技术水平，但它跟国内比，比较大的一个弱点或者需要去做大量的工作去提升的部分，那就是在系统集成这一块，我想这是下一步各个电池厂关注的重点和投入的重点。
把中国动力电池发展现状整理了一下，我个人观点是，锂离子电池能量密度跟2003年比我们提高了50%以上，整个电池系统的价格已经降到了3元/瓦时以下，电池系统质保期达到了5年或者10万公里。在材料这块，正负极材料技术及产业水平已进入世界前列，正负极材料向高容量化、纳米化方向发展。从这个角度来说，国内的材料技术跟国外应该是不相上下的，有的电池公司已经是世界排名第一的材料供应商。而对大规模生产的角度，技术趋向全自动化和绿色化的方向，系统集成是趋向于智能化和模块化。从这几个方向对中国的动力电池现在的现状做了这样一个总结。
而对它的发展趋势是这样的，一个是刚才提的我们现有的电化学的体系，我们大概能够做到100瓦时每公斤，我们的能量型的是这样，如果是功率型的还要低一些。再有一个负极材料这一块还是以碳材料为主，我们也兼顾钛酸锂的体系，钛酸锂有的人现在做了比较多的工作，是用在快充里面，而这个我想也是我们下一步要研究的这么一块内容，无论从它的经济性还是对基础设施的要求这一块，我们会去做比较深入的研究。而在高性能的电化学体系这一块，现在我们从技术路线的角度来说，基本上是趋同的，我们就会用镍钴锰或者镍钴铝这样一个正极材料，有可能会跟碳材料做这样一个配对，或者跟硅碳这样一个材料做配对。现在研究比较多的，比如我们333型的三元材料，我们做的电机大概会做到的160瓦时每公斤，如果有523的三元材料大概会做到180到200瓦时每公斤，下一步再做其实是镍含量逐步提升的，比如说做到镍钴铝的也可能会做到250瓦时每公斤，是这么一个材料的配对和技术指标的提升。再有一个是在富锂的层状，锰酸锂这个现在也在做研究，这一类材料还有不少的问题，比如说电压衰降问题，包括倍率提升这一块。材料提升这一块，在今明两年或者两三年之内会有一个比较大的水平的提升，包括我们对价格也有一个比较好的预期，会低于2元/Wh。对于下一代还是着重于锂硫和锂空气，大家在这提的也有铝空气包括镁空气等等，还是归到金属锂电池这一类里，包括我们做的其他的锌空气的等等都归到这类里面，现在研究的重点还是在锂硫和锂空气这两方面，还是希望把它的比能量能够做到300瓦时每公斤，做到1元/Wh，这个要做成产品和实现产业化，还需要比较长的时间。
在标准体系这一块，现在也做一些标准的修订和标准的制定，比如我们现在做的QC/T 741、743、744的，镍氢电池、锂电池现在做一个修订，修订已经完成了，目前把行业标准要提升到国家标准，从QC/T变成一个GB/T，做成一个国标，这个相对来说就是影响包括它的重要程度会得到进一步的提升。现在也在开发制定一些新的标准，比如说对电池的外形尺寸，这个也是跟ISO类似的要做一个外形尺寸的国家标准的制定。包括高功率电池、高能量电池一些系统的标准的制定，再包括安全性，包括循环寿命，还有一些电池的回收等等也在做相应的一些标准的制定。还有一个，现在各个汽车厂也在参加的，EVS，电动汽车安全国际法规，也在做相应的一系列工作，中国作为副主席国也在里面参与，也提出中方的意见和建议，有可能会在2016年达到协议，最后整车厂尤其电动汽车的产品都要符合这样一个法规的要求。
从技术层面我们还需要做哪些工作，其实这个也就是说我们在电池尤其在车用动力电池这里面存在的一些共性的问题，比如说我们在电池的一致性、安全性、标准化评价的体系包括寿命这一块，还需要我们做大量的工作，比如说从安全性这一块我们会从材料到单体到模块到系统，等等这一块进行相应的研究和开发。而在一致性这一块最主要会涉及到材料和电池的生产，包括电池的分选和配组。寿命这一块跟整个的材料和电池的衰降，它的一些机理，包括模块和系统它的耐久性，包括我们工况下的一些寿命的考核。而标准化，比如说我们会做电池单体这样一些标准化的工作，甚至单体模块的标准化的工作，还有一个就是对动力电池准入的，我们也会做相应的一些要求。而指标评价体系这块还是针对材料、电池、模块的综合性能指标体系的一些设定。
从趋势的角度来说，我想还是关注到电动汽车这样一个领域，这个还是今后一段时间大家关注和关心的焦点，大概每年的增长率是10%到30%，对中国可能增长率会更快一些，当然我们在电动自行车对这个锂离子电池来说也是一个非常大的应用的领域，当然IT现在目前来说还是比较平稳地发展，储能角度来说还是一个性价比制约它比较多一些。从这个角度来说，针对电动汽车这样一个快速发展的领域，世界上形成了三大区域的电池集中的区域，比如在东亚这块是最集中的，包括日本、韩国、中国，我想这也是未来动力电池规模化生产的基地，在德国和美国一些电池企业也在做动力电池产业化的工作。另外一个动力电池也在大的跨国的化工企业得到了一些重视，比如说在材料领域。在中国目前在动力电池领域形成了四大聚集区域，就是珠三角、长三角、京津一带再加上中原地区。整个概况大概有100多亿产业资金的投入，大概有200多亿瓦时的产能，有超过80家动力电池企业在参与这样一个产业化的工作。总体来说实现了镍氢电池、锂离子电池、超级电容器、关键材料以及生产装备的这样一个产业化的布局和产业化的工作。我想这样一个动力电池产业化的进程，包括这样一个布局，为中国下一步的新能源汽车的发展提供了一个大力的支持，也必将会促进中国电动汽车产业的快速发展，谢谢大家。
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