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孚能科技王瑀:相比整车,电池更大的应用在能源物联网

作者:涂彦平 来源:汽车商业评论 发布时间:2020-08-30 浏览:
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8月25日,孚能科技发布公告,称公司已被指定为东风岚图H56项目的动力电池供应商,本次定点项目计划投产时间为2022年。

东风岚图H56项目是东风集团高端纯电动车模块化平台的重要项目,是东风集团纯电动车全球主打平台。该车型预计在未来7年内电池需求5GWh。孚能科技将按东风集团的要求在规定的时间内完成产品的配套开发、生产和交付。

作为未来10年内东风汽车最重要的战略布局,岚图承担着打造高端产品和创新运营机制两项核心任务。

汽车商业评论获悉,岚图对比了国内外多家电池供应商的方案,为了满足某些特殊性能的需求,整个过程历时很久,一直没有找到完全满足要求的电池方案。

而孚能科技参与这个项目的时间较晚,原本已经失去了先发优势,最终孚能科技能够成功拿下这个项目,当然离不开其强有力的产品满足客户的需求。

就在上个月,7月17日,孚能科技在上海证券交易所科创板上市,成为科创板新能源车用锂离子动力电池第一股(股票代码:688567),同时也是中国新能源车用软包锂离子动力电池第一股。

孚能科技公布的战略投资者名单中包含奔驰母公司戴姆勒旗下的戴姆勒大中华区投资有限公司,后者参股3%的股份。

除战略投资外,孚能科技与戴姆勒大中华还签署了一项全面的商业合作协议,将在未来10年为梅赛德斯-奔驰在全球推出的电动汽车新产品阵容提供电池。

8月12日,孚能科技董事长、总经理王瑀博士出席第十二届中国汽车蓝皮书论坛,带来《动力电池产业的挑战与展望》主题演讲。

20年前王瑀博士就曾提出,如果2020年动力电池成本能到100美元/kWh、电芯重量能量密度接近300Wh/Kg,新能源汽车能够大规模普及。现在看来还没有达到这个目标,但是已经不远了。

以下是王瑀博士的演讲内容。

尊敬的各位领导、各位来宾,女士们、先生们,朋友们早上好!今天非常荣幸有机会站在这里给大家汇报一下,关于动力电池产业目前的挑战、未来发展的展望以及孚能科技未来的战略和布局。

为什么我们要做电动汽车,其中有几个原因。

第一个原因是温室效应。

大家知道过去几年气候变化太大了,天气变暖,自然灾害频发,为什么?最大的问题是二氧化碳的排放太多了,造成所谓的温室效应。大量的二氧化碳排放来自于化石能源的使用,如电厂发电,传统内燃汽车的驱动等。

第二个原因是环境的污染。

发电及汽车运输使用化石能源如煤炭及石油并排放大量的有毒的硫化物及氮化物。60年代美国加州洛杉矶发生汽车尾气光化学烟雾严重污染致死事件,至此,加州是第一个提出控制汽车尾气排放并制定出世界上第一个汽车尾气排放标准。

还有一个最重要的原因就是化石能源的来源问题。

石油是不可再生的,需要2亿年才能形成,当然此说法还有争论。我记得1990年没出国之前,我们国家还是石油出口国,但现在我们变成了全世界最大的石油消耗国,石油进口比例超过了70%,也就是远远超过50%的警戒线,这是很危险的。

上面抛给我们思考的问题就是:

地球气候如何可持续?环境如何可持续?能源又如何可持续?

巴黎会议提出了,全球平均气温水平升高控制范围不能超过2℃,如果超过2℃后果将比较严重。超过200个国家签订了《巴黎协定》,中国也参加了,计划2030年达到排放峰值,欧盟计划2020年,美国承诺2025年比2005年减少28%的温室气体排放,那么怎么能做得到?

大家都知道,全球的共识是要节能减排,其中一个很重要的途径是交通工具的电动化。现在我们交通工具基本上是用化石能源,使用效率低,同时产生大量二氧化碳及有毒气体。电动化不仅能大大提高能源利用效率,同时摆脱依赖化石能源。我们知道第一代车用电的,后来因为电池的问题才转为蒸汽机。90年代的时候,通用也曾经开发了EV1用于电动化。但由于电池技术瓶颈,电动车无法普及,今天,由于电池技术的进步,汽车电动化变为现实。

目前,世界各国已达成共识,电动化是汽车未来发展的必经之路,这不以人的意志为转移。

下边我讲一些具体的事情,我们动力电池目前遇到的一些挑战。我是搞技术的,1996年开始从事锂离子电池技术及产品的开发,1998年开始从事动力锂离子电池技术的研发,一路走来确实看到电池方面飞速的发展和变化。

动力电池是汽车动力很重要的组成部分,从一开始如何制定产品及测试标准、产品及工艺设计、开发适用于汽车的电池系统,到如何去解决续航里程瓶颈问题,即最早提出的300公里,到了现在谈得更多的是如何提高电池的性能、降低电池的成本、提高电池的安全及电池产业的可持续发展。

挑战一:电芯一致性

汽车电池是由几百个单体电芯组成的,电池一致性的好坏决定电池包系统的使用性能、寿命及安全。动力电池产业其中一个很重要的挑战就是如何生产高一致性电芯。我们现在可以生产1个G甚至100个G的电池,过去不可想象。动力电池产业是在3C电池的基础上升级过来的。大部分3C电池的应用为单体电芯,对电池的一致性要求不高。现在动力电芯一致性方面,还不能完全的满足汽车产业的要求,即做不到完全可控。

如何使我们的电池能够符合汽车要求的电池的质量?

我们需要做更多的工作,包括从产品设计端,如何设计一个汽车级的电池?汽车电池如何能拥有15年的寿命,满足上百万公里的续航里程?这是需要大家思考的,也是我们作为电池行业的工程技术人员需要思考的问题。

另外,原材料控制。如何确保原材料质量达到标准,这也是我们的挑战。

再就是生产过程的控制。这里从产品工艺、设备到生产环境的控制等,包括配料、涂布、对辊、分切、叠片、装配、化成、测试、包装等一系列工艺过程,在每个环节都要控制好达到汽车的要求。以上各方面要做到完全可控,目前还由难度,还有漫长的路要走。

挑战二:电池系统管理

另一个挑战是电池系统管理问题。电池管理系统(BMS)监控电压、电流、温度、绝缘、过充、过放、均衡、高低温等等,我们觉得做了很多,但是实际过程中我们发现是远远不够的。现在电池包在实际使用过程中出现了很多问题,很多问题都是与我们的认知不到位是有关系的。

由于认知不到为、监测管理系统设计不到位,不能实时监控,算法不能够精确,整车工况了解不充分,不具备实时修正的功能,电池很多问题就出现了。

如何使电池包的边界控制得好,我们需要开发具备AI功能的BMS系统,具备自学习能力以适应不同工况使用条件下电池的管理要求,这里需要我们同行们一起共努力再未来解决这个问题。

挑战三:成本

下面我们来说说成本问题。记得2000年我提出了一个2020年动力电池重量能量密度达到300Wh/Kg、成本达到100美元/kWh这样的目标。如果2020年动力电池能到100美元/kWh、300Wh/Kg,我们认为新能源汽车能够普及,现在看来这个目标还没有达到,但是已经离目标不远。

成本的下降需要依靠不断的创新。成本的降低主要取决于以下三个方面的创新:材料创新、生产工艺创新以及生产设备创新。

材料创新:以三元材料为例,如果能量密度提高一倍,金属的含量基本一样的话,意味着材料成本可能会降一倍。

工艺创新:简化工艺、生产流程,如干法一步制电极代替目前制浆、涂膜及压片三道工艺步骤。

设备创新:提高设备自动化及节拍速度。

锂离子电池成本从1996年每瓦时14元,降到现在已经每瓦时几毛钱了,这都归功于上述三方面不断的创新及规模效应。所以,我们觉得成本的降价是个趋势,未来成本降多少我们不会预测,但是这个成本靠未来技术的不断创新会达到我们未来整车要求。

挑战四:安全性

下面我讲讲安全的问题,尤其是今年国家出台了一系列的政策,它已经成了制约现在汽车发展的很重要的因素。很多人避免讲这个事情,我今天在这里讲一讲。

大家看到市面上出现了很多热失控的问题,充电热失控、行驶热失控、车静止热失控,包括碰撞的热失控。

大家也知道温度高了,电池会热失控,短路了会热失控,过充了会热失控,过放了、充久了也会热失控、电池的设计及制造瑕疵会导致电池的热失控,但是我们发现在很多热失控的情况下,已经跟电芯设计及制造关系不是特别大了,大部分的热失控往往都是在因为使用不当超越了电池的安全边界。

所以,对电池安全边界的认知非常重要。我们认为无论是铅酸电池、镍性电池、还是锂电池等等,在安全边界之内的使用,它是安全的。现阶段,设计及制造瑕疵带来的热失控是小概率事件,如果使用过程当中能够保持这些电池在安全边界之内,那么,动力电池的安全是可以得到可控的。

电池的安全是设计出来的,也是制造出来的,同时也是管理出来的。所以我认为我们对这个动力电池的整车使用工况的了解,对它的熟悉程度,也决定了我们对电池控制的好与坏。

整车工况使用非常复杂,在不同的城市使用、不同季节的使用、不同的人使用、不同的时间使用、不同的驾驶行为使用都会造成对电池的损害。

如何去了解这些工况和如何在实际的工况当中去修正电池的管理系统?这是目前我们需要和解决的问题。我想随着我们对汽车使用边界的认识、具备AI自学习功能BMS的诞生和主动安全技术的应用,包括云计算、大数据,我想未来我们电动车的安全是可以得到完全可控的。

挑战五:动力电池产业的可持续发展

动力电池在整电动车方面的应用只是其中的一部分,它更大的作用将会在即将到来的第四次工业革命中(发挥出来)。能源物联网是第四次工业革命当中最重要的一个组成部分。

从能源物联网、智慧家庭、智能出行,智能交通、智慧城市、到智慧制造,这其中都缺少不了电池储能这个角色。电网波峰波谷的调节,太阳能及风能的储存及调频等。通过对能源物联网的智能管理,使电网的利用率可以提高50%,大大的减少了环境的污染以及二氧化碳的排放。

另外,电池推动了汽车的电动化,减少了对化石能源的依赖,减少了二氧化碳的排放和污染,但是在制造过程中却不能因为生产电池带来更多的二氧化碳和环境的污染。

这就要求我们在电池制造过程当中一定要绿色化,包括我们提出的目标就是我们不能再增加二氧化碳的排放,也就是二氧化碳中和的概念。

去年9月份我们和戴姆勒在法兰克福车展上,官宣在2039年我们要达到二氧化碳中和这样的目标。同时,我们也官宣在钴和锂资源开采和使用过程中继续践行社会责任。

另外,在生产过程中,不向环境排放任何额外的污染,包括粉尘,有机溶剂,废液、废料等,通过再生循环利用。

此外,我们也要做到从生产电池到整车厂到终端用户,整个过程中电池可以循环使用再生。

下面我介绍一下孚能科技的基本情况。孚能科技是目前中国最大的软包电池生产厂商,也是全球第三大软包动力电池厂商。2017年到2019年连续三年中国软包电池出货量第一。目前我们中国有两个生产厂,一个在赣州,一个在镇江,有三个研发基地,中国、美国、德国。我们在动力电池方面已经有18年的动力电池的开发经验。

孚能科技同时也是一站式的整体能源解决方案的提供商。从电池的整体方案的提供,包括我们的标准设计、标准模组及标准BMS、系统设计到客户的定制,电芯的定制、模组的定制以及管理系统的定制。

我们是世界级的标准生产厂商,也通过了中西方整车OEM的验证,同时也可以满足全球JIT和JIS的供货,服务全球的整车厂。

我们也秉持着可持续发展这样的一个目标,做到生产本地化、接近客户,减少环境污染及温室效应,可持续供应链的开发与扶持等方面的社会责任和目标。

同时,我们也对生命周期后的电池管理,我们有一整套的解决方案,这里包括电池系统的回收、二次的再利用以及原材料的直接回收。

电池发展到今天,虽然说目前能够达到500公里、600公里甚至700公里,但是远远不够。昨天我和演讲嘉宾在一起聊天的时候还说到电池太重,成本太高。那么要解决电池重的问题,体积大的问题,还得要解决能量密度问题。

从2011年我们投产185Wh/Kg能量密度的电池开始,2019年我们开始生产285Wh/Kg到320Wh/Kg能量密度的电池,未来我们储备了400Wh/Kg电池的技术,来满足整车厂这样的需求。我们预测当电池达到400Wh/Kg的时候,整车厂就不会这么痛苦了(的前景就来了),汽车电池的标准化就会上到议程上来。

对于整个电池动力方面,我们有自己的思考。我们从液态电池开始到凝胶到半固态到固态,彻底解决我们电池的安全问题,做成了一个不可燃的电池,使我们整车厂和终端用户对电池不会再有安全方面的忧虑。

未来的发展方向,大家作为消费者来说,最关注的第一个是续航里程,能量密度很重要,另外一点就想能不能快点充电,能不能15分钟就能充完,然后跑个500公里到600公里解决问题。

这是我们投产最新一代的电池,已经达到了2.2C,充电循环寿命可以达到2000次以上,还能保证90%以上的保持率,质保超过50万公里,来满足整车厂下一代整车的需求。

对于电池的安全性能我们做到了欧洲的标准。最近中国出台了一个热失控测试标准,要求电池包在热失控情况下5分钟内不能起火,我们通过第三方权威机构做了我们设计的811三元电池包的热失控实验,第一次测试结果在电池热失控的情况下36分钟之后还没有看到任何起火的迹象,目前满足欧洲和中国两个国家和地区的安全要求,但我们下一代开发目标是开发不热失控的电池包技术。

说到孚能科技未来的发展布局,我们是一家国际公司,为了满足客户的要求,目前我们在赣州、镇江继续扩大产能,也在布局欧洲和美国,在2025年力争要满足所有客户的全球产能需求的布局。

我们要从中国出发,布局全球,走向世界,在新能源第四次工业革命当中满足整个新能源汽车以及整个能源物联网对储能电池、新能源汽车动力电池这样的需求。

最后契合贾可博士今天会议的主题“冬芽”,我们孚能科技已做好准备——“敢于破冰,迎难而上,不断积累,破土而生”。

关键字:动力电池 孚能科技

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