当前动力电池生产线开工率达30%左右就已经很不错

2018-09-03 15:53:00 NE时代  点击量: 评论 (0)
我是2000年开始做动力电池测试的,我今天不跟大家讲测试的事情,主要讲安全问题。我知道作为企业非常不容易,但是未来的路怎么走?希望大家的思考。小标题是“面对电动车发展的不平衡问题,企业应该怎么调整自己的发展思路?”,我主要有三个内容跟大家分享。

刚才我说了,这是万钢部长(现在是国家领导人了)他今年三次在不同的会议上提到这件事,就是大家说的淘汰传统燃油车的事情,不是淘汰内燃机,燃油车不是把内燃机淘汰掉,内燃机要和电驱动结合起来,光靠电池是不行的。我们现在如果要加大电池组的能量,在现有的充电服务体系下,怎么能充得更快呢?并且对于高能量密度电池组来说快充是致命的。大家见没见过上下班时的挤公交车场景?我有几次在北京早上赶高铁,我就坐地铁去,前面来了两、三趟车我都挤上不去。大电流充电和人挤地铁门的场景是一样的,锂离子的大电流充电时,如果离子挤不进去就会很危险。

未来应该是电驱动系统与内燃机结合起来,发挥各自的优势,使得内燃机可以把能耗和排放降下来。为什么丰田普瑞斯走混合动力?就是先把能耗和排放降下来。我们提倡推广使用新能源汽车追求的是节能和减排,丰田普瑞斯从百公里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,这是真正的节能减排。现场是使用电动汽车让人感觉好象不排放,那能量从哪儿来?产生能量的地方有排放吗?能量消耗大吗?应该多问一问。我今天来不及了,有时间再和大家讨论现。在电动汽车的能耗几乎是传统7升油车的1.5倍,丰田从7升到3升,我们却是从7升变成12、13升了。特斯拉电动车用22度电走100公里,大家算一算这个能耗,这也是为什么特斯拉电动车在新加坡被罚款的原因。如果电动汽车总背着这么重的电池组跑,就会不节能、不环保(折合成当量煤能耗和排放还高了)。新能源汽车首先要解决怎么节能的问题?节了能排放也会相应降低。内燃机的能量密度比较高,如何与电驱动匹配?应该说有很大的改进空间。

我跟很多做Pack的朋友说,你要想做Pack,要先学会对动力电池系统的评价。我们今天可能还做不好电池组,但是我们要知道什么样的电池组是符合用户要求的?我朝着这个目标去努力,这是很重要的一点。

能量密度高只是其中一个要求,但不是唯一的,充电的技术能力、放电能力、安全性,高温适应性低温适应性、循环寿命、搁置寿命、生产效率、维护方便性、回收方便性、成本接受度等等,有许多要求要满足。

我在这里也给出了一个希望值,这里动力电池系统的能量密度给出了达到500Wh/kg的要求,汽油是2700 Wh/kg,即使是动力电池系统做到500 Wh/kg,与2700 Wh/kg还差了很多倍,我说的是动力电池系统的能量密度,不是固体电池单体的能量密度。系统如果做到500 Wh/kg,单体得做到800-900 Wh/kg。

有人跟我说,如果单体电池的能量密度做到600 Wh/kg,系统的能量密度就能做到500 Wh/kg。我建议你试试,电池单体的能量密度越高,单体电池的总重量在Pack中所占比例就会越低。连接件、电缆、固定件等的重量不会因为电池能量密度提高而同比例降低,在这些辅件重量不能降低的情况下,你的电池能量密度越高未必系统的能量密度会按比例降低,所以说你要做到更高的能量密度才有可能平衡。

目前来看,我们今天所能达到的技术水准,和用户对动力电池系统的理想状态相差甚远。我们是不是一定要走这条路?大家好好想一想。

除了产品的评价,也要对项目学会评价。能不能干这个项目?(这个项目不一定针对新能源汽车)干任何事情都要考虑全寿命周期的安全性;大批量生产资源的可持续性;大批量生产设备的可控性;社会保障能力是否能够满足要求;制造过程的能耗比等等,这里面对于任何一个问题都要考虑的。

我们在做新能源汽车动力电池产业时,恰恰没有考虑这个问题。我们只看到某一点,这就造成了我们非常不理性的现象。国家给的补贴支持新能源汽车产业的发展,五年的连续补贴是为了给大家提供研发的缓冲期,让大家有时间做研发,在补贴没有的时候能拿得出在市场上站得住脚的产品。遗憾的是所有企业无一例外奔着补贴去了,把它当成企业利润增长点,而没有在产品开发上下真功夫。有些企业的人说补贴没有了就不干新能源汽车了。这完全违反的国家支持新能源汽车产业的初衷,习总书记总跟讲“不忘初心“。国家是因为考虑新能源汽车研发投入非常大,所以才给的补贴,有多少企业是这么想这个问题的?

这张图给出的是目前项目评价满意是100分,现在只有1个大批量生产可持续资源给了60分。这还是在没有考虑三元的情况下给出的,因为三元材料中钴的资源非常少,不可能支持可持续发展。其它方面得分不高,作为一个国家战略,一个投资人,这么低的分是没有人给你投钱的。不是政府强力支持,你会做新能源汽车吗?从事这个行业的人都要认真思索你的出路在哪里?

大家看问题出在这里,所有做Pack、做电池的人,要首先解决动力电池系统的可设计性。特斯拉电动车上采用了松下不太安全的18650和21700电芯,没办法只匹配那么复杂的冷却系统,保证电池组能够正常工作。18650电芯的能量密度已经达到240Wh/kg了(现在21700已经达到280Wh/kg),240Wh/kg的单体电芯组合成系统后,能量密度就只有103Wh/kg,重组率下降57%。而比亚迪采用的是130Wh/Kg的磷酸铁锂大容量电芯,做出来的系统能量密度也是103Wh/kg,所以我跟大家讲,不要单独看电芯的能量密度有多高?目前能量密度的高低都是科学家站在材料层面说的,不是站在系统产品层面说的,严重地误导了大家。从材料层面看磷酸铁锂电池的电压只有3.2V,肯定比电压是3.7V的三元材料电池的能量密度低很多。但是在实际中,为什么比亚迪能用130Wh/Kg做出103Wh/Kg的系统,而特斯拉用240Wh/Kg也只能做出103Wh/Kg?有可比性吗?有很多事情要全面地来看,动力电池系统的可设计性是很重要的。现在我们来看看国内,只有个别几家企业的电池是考虑了这个可设计性的,绝大部分企业没有考虑,不理解这个事情重要性是做不好动力电池系统的。

大家看这张图讲的是增程器,燃料电池是这里面的一种,这就是典型的内燃机和其它类型发电装置的结合,会有新的东西。现在内燃机在起步用、爬坡用、加速用时能耗比较高,但是在平稳行驶中发动机的功率消耗大概占总功率的15%到25%左右。大家可以查一个数据,早年在1900年前后,欧洲路面上跑的赛车也只有15马力,当时15马力已经很高了。现在很多汽车的功率是几百匹马力,为什么呢?因为我们要加速快。电动机的特性是可以从零开始加速,电动车的起步速加性能要远远高于使用内燃机的车辆,电动机与内燃机的配合正好把内燃机大扭矩、高能耗、低效率的区间躲开了,形成优势互补。所以丰田公司才选择了混合动力方案,最早的丰田普瑞斯发动机是1.3升的,而大小差不多的燃油车用的是1.8升发动机。普瑞斯的加速性能得到提高,能耗降低,排放降下来了。车辆发动机在大扭矩时能耗和排放是最不好,这个工作交由电动机承担,这是聪明的做法,缺点是系统相对复杂,技术要求高。这个技术路线值得我们学习和思考。

总结一下:

目前新能源发展存在较大的泡沫,需要引起大家的警惕。

电驱动是目的,动力储能的设计和匹配要创新,解决好动力电池系统与电动汽车一体化设计,加强电池组和模块的设计需要全方位考虑。

加强对电池组产品的全面测试,不能根据片面的测试结果,对动力电池系统进行评价。

通过评价,改进设计,解决好动力电池系统的重量能量密度、体积能量密度、充电接受能力、放电能力等一系列问题的平衡。

通过项目的评价,学会对动力电池进行综合评价的方法,对项目做出科学的判断,特别要重视动力电池产品向国外学习,我们不能夜郎自大。

加强对动力电池回收的研究,尽可能不采用火法(高温消耗能源)和湿法(化学法),否则还得再处理,一定要找到新的方法。

未来新能源汽车动力储能方式还将发生重大的变化,不会在动力电池为主的一条道上走到黑。

谢谢大家。

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责任编辑:继电保护

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