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钠离子电池技术网络研讨会议–20221221

2022-12-25未知机构张***
钠离子电池技术网络研讨会议–20221221

现在进入云上共话钠电环节。参与嘉宾有:奇瑞新能源汽车有限公司副院长、骐达动力电池有限公司总经理曾祥冰女士,上海通用五菱股份有限公司技术中心智能平台首席科技官兼电脑化总监邵杰先生,重庆长安汽车股份有限公司电池开发副总工程师吴振豪,中国汽车动力电池创新联盟副委员组长王子东先生。今年钠离子电池很热门,具有长宽高,长寿命、宽温区、高安全的优势,收到行业的追捧。国家也有政策支持发展和产业化。目前钠离子电池能量密度可以达到130-160Wh/kg,高于磷酸铁锂最初应用时的指标,在储能、低速电动车方面也有很好的前景。下面请大家轮流回答以下问题:Q1.钠离子电池能量密度能达到130-160Wh/kg,能否满足新能源车需求?奇瑞新能源汽车有限公司副院长曾祥兵女士:13-15年时,磷酸铁锂在120Wh/kg左右,另外软包111三元体系在160Wh/kg左右。奇瑞刚好开发了首款EQ电动车,续航是150km。从整车应用角度,相当于那时候的状态。在A00级平台的车在150-200KM的续航可以满足,作为整车厂在密切关注。这个能量密度在这个里程上有很好的匹配机制。2022、2023年补贴退坡是一个很好的时机。上汽通用五菱邵杰先生:能量密度我们的观点跟曾院长差不多,130-160基于电芯级别是可以应用的,但是针对性地与主机厂配合,在充分利用整车空间的基础上达到短距离里程续航的实用性足够,有机会让电池pack做到系统能量密度95以上,拿到免税。整体来看可以应用,但是很多电池厂还没有锁定电芯的尺寸形态,存在理论评估的空间,希望尽快推出样品并量产,我们会配合大家验证。长安汽车副总工程师吴振豪:首先钠电池有一定的应用前景,目前能量密度130-160的水平。目前电动车发展阶段相对早期发生了变化,当时早期能量密度也不高,高速率迭代的要求下有很大提升。我觉得要结合钠电池的长宽高的特性,长续航高电量应用的话没有优势,安全特性无法体现。二在低成本和高功率上做文章,比如插混,可以很大程度降低插混成本,有比较好的营销点。第二在应用层面,要结合特点设计有优势的电芯形态,在pack和整包层级发挥优点。第三钠电产业发展还不成熟,如果只在小动力插混应用,需要解决稳定的问题,到最后的环节必须经过整车的严苛实验,通过之后才会有一定的应用场景。我比较看好插混领域应用,充分发挥高功率和低成本的优势。吴总讲的很重要,钠电要扬长避短,如果成本相比能量型的锂电池不够突出,那就在功率上下功夫,功率型快充性能好。中国汽车动力电池创新联盟副委员组长王子东先生:不要忘记钠电池备胎的角色。现在碳酸锂涨价不太正常,如果钠电不能迅速展现优势,锂电降价空间很大,钠电要找准定位,不能替代,只能补充。能起到规范锂的价格就不错了,能量密度130-140就够用了,没必要追求很高。谢谢大家。现在钠电池主要是体系没有建立,我本人觉得钠电不会长期做备胎,如果中国钠电发展好,锂的联盟就成立不起来。当初磷酸铁锂和三元能量密度130-160能做200公里续航,现在要做还不止这么多。当初是油改电,做了200公里,专门设计地盘之后就从三四百起了,在专用纯电底盘下,300-400很有可能。我同意胡教授对比,按他的700我可以做到500。比亚迪的车最大程度的加大电池仓体积,在底盘改善后解决了体积能量比的问题。Q2:钠电正极材料主要是层状氧化物、聚阴离子型、普鲁士蓝类似物各具特点。未来哪种更适合用在新能源汽车中?奇瑞新能源汽车有限公司副院长曾祥兵女士:我认为普鲁士蓝可能先应用,相对开发更成熟,未来在小车功率、循环寿命与低温改善,可能带来新的应用的突破。上汽通用五菱邵杰先生:几种材料中,我们感觉量产快的是层状氧化物,但我们不太关心,我们主要看效果,钠电电压的波动范围太广,我们希望不要很广,如果哪个材料能解决这个问题,从目前的推进的角度,层状氧化物有空间,但如果不能进一步改善,就需要成本非常低才能应用。长安汽车副总工程师吴振豪:首先从长远来看,聚阴离子磷酸矾钠我个人不看好。 第一克容量比较低,加强了能量密度的短板,第二钒本身是稀缺有毒的矿物产品,长远看钒资源也会成为卡脖子的问题。普鲁士蓝类材料需要解决两个问题:1是什么工艺控制结晶水,2是含有氰化物基团,在热失控时这种基团是否具备脱离性这种危险的属性,因为基团是剧毒的。这两个问题如果不能解决应用前景也有限。最后层状氧化物成为主流的可能很大,特别是铁锰体系,本身成本就很低,资源也很充沛。供应条件跟三元材料的条件比较相近,产线可以通用,如果后面大规模应用不需要重复投资,节省成本。而且传统的三元材料厂可以直接转型。这款材料还有一个优点是充放电曲线以及电压平台易于控制,做管理系统比较容易。如果能通过表面改进的手段解决钠容易吸水溶出以及电压平稳性的问题,会未来成为主流的材料。我力挺层状氧化物。中国汽车动力电池创新联盟副委员组长王子东先生:到底哪种材料行还不好说,目前在没有产业化。最终要靠市场检验,十五年前也说锂电行,但没法用,直到09年才能用,然后五六年才把成本降下来。现在虽然说钠电池成本低,但真做的时候优势无法发挥,产业链上方方面面没有准备好,说它便宜恐怕不行。行业同仁需要齐心协力把这些障碍解决,现在我觉得还有些早。Q3:为了更好满足钠离子电池在新能源车上的应用,负极材料、隔膜、电解液、集流体应该如何与正极材料匹配才能提升电池的性能?奇瑞新能源汽车有限公司副院长曾祥兵女士:我先略过。上汽通用五菱邵杰先生:钠电整体比较热,在两轮车上率先应用,我们很关注在那里拉动整条产业链的协同。两轮车规模不小,如果能验证成本优势,整个产业就会有很好的跳板。我们主机厂在积极联系,想提早开展。产业链上的东西应该交给产业链大拿,我们只关心两轮车上走得好不好。长安汽车副总工程师吴振豪:材料体系我们没有深入研究,没有深入应用。用类比法来看,负极材料提升空间更大,同样是碳材料,硬碳跟石墨比无论是克容量还是首效还是压缩密度都比石墨低很多。从原理上讲,钠离子虽然体积比锂大,但钠离子运动空间的机械设计上还有很大的空间。中国汽车动力电池创新联盟副委员组长王子东先生:我们说铅酸电池不好也用了很多年,用在各种地方还替代不了。钠电不能过多地说比锂电哪些好的地方,还是要经过实践的检验才能证明一些东西。我有一个想法,今年锂电池有几家,也有做正负极材料隔膜电解液的。这么多因素要通过用来匹配,经过大量研究实践。我提议整车和电池多合作,挑一类用起来,把坑踩一遍技术就成熟了。大家互相配合,扬长避短,把蛋糕做大大家才能分得多。钠电最开始也有媒体说纯粹是话题性的,但这两年进步很快,我相信大家如果抓紧工作,就能更快的实现产业链生态建设与应用。讲座一:《短续航电动车用钠离子电池》胡勇胜-中科海钠董事长、中科海钠物理所研究员钠离子电池适合400公里以内的电动车,包括两轮、三轮、四轮,也包括农用机械、重型叉车等等。最近比亚迪推出续航磷酸铁锂715公里,我们按照他的标准算了一算,能做到500公里以上,还希望和大家一起探讨。汇报分为以下四个部分:为什么做钠离子电池、全球钠离子电池研发现状、我国钠离子电池研发现状、在各类电动车中的应用。陈院士在2017年提出电动中国的构想,包括这三个方面,交通电动化、能源低碳化和设备智能化。其中交通电动化还是非常的重要,也是今天我们讨论的一个主题。刚才理事长也说了,我们国家现在是锂电池制造大国,生产全球70%以上的锂电池。这一点拜登也是承认的,去年5月份他承认中国是世界最大、成长最快的电动车市场,电动车关键的零件就是电池,中国也是世界领先的。但是美国明确表示要在这个领域与中国竞争,西方已经具体有了一些具体的举措,像8月份签署的《通胀削减法案》,针对我们国家电动汽车还是非常明显的要求,汽车里面有至少40%的原料矿物,要在美国或者美国同盟的国家开采提炼。另外实际上去年宁德时代要收购加拿大的锂矿,但后来被截胡了。今年11月份又发生这个事情,以安全为由,让中国的三家公司撤资,所以对于我们国家在海外去争取锂矿还是有很大的挑战。 锂离子电池应该是现在二次电池里综合性能最好的,也是最适合上车的。它主要的问题就是锂资源分布不均匀,70%是在南美洲盐湖。这是今年传出来的消息,一个是6月份,阿根廷要对出口设定一个最低价,差不多是 40 万一吨。10 月份阿根廷、玻利维亚和智利三国想推动“锂佩克”,就像欧佩克一样,主要目的还是形成一个统一的价格。所以这对于我们制造大国来说,将来还是会有一些风险的挑战的。大家也都知道碳酸锂涨价,首度冲破了60万,现在回到了55万左右。这是我们央视去年公布的一个数据,2021年10月把全球的锂钴镍等五种矿产资源摸了个底,中国锂矿储量占比不到7%,而且大部分是在青海、西藏这些盐湖里面,我们知道地理环境还是比较恶劣的,要想短期能够把这些锂提出来,可能不是一件容易的事情。所以现状就是锂进口比例还非常高,从澳大利亚、南美等,所以未来还是会有一定的风险。我们是在 11 年前在想能不能开发不依赖于像锂这种资源限制的新的电池体系。从元素周期表来看,钠是最接近锂的,原理上是最接近的。而且从它的技术来说,在所有的新的电池技术里,它应该是最接近于现有锂电池技术的。现有的这些制造工艺,包括制造装备都可以借用,只要我们解决了核心的材料,正极负极电解质盐,基本上就可以去生产电池。目前全球做的还是比较多的,像欧盟、日本、美国都有一些企业布局了,我们国家布局的就比较多了。最早的一家是英国的这家公司FARADION,成立于2011年。2020年印度想发展钠离子,而且想借此来挑战中国的锂离子,印度在低速电动车方面有很大的需求,另外可以把成本做低。去年年底,这家公司被印度信实工业公司以1 亿英镑全资收购,现在就在印度生产。我们国家专注于做钠离子电池的企业不少,中科海钠成立于2017年,后续有像钠创、星空钠电等一系列的初创公司。当然锂电布局钠离子的也不少,像影响力比较大的是去年宁德时代发布的钠离子电池技术还是引起了很大的关注。这主要得益于我们国家是从各个层面在支持技术,像基金委也好,科技部工信部还有各个省都在支持钠离子电池相关的发展。在国家政策层面,像发改委、能源局,去年4月份首次把钠离子电池列入到相关的指导意见里面。讲座四:《拥抱竞争,协“钠”同行》王康-鹏辉能源技术总监每一个路线都有自己的必要性,谁也没办法取代谁。所以整个材料体系还处在一个快速迭代的过程中,还是处在一个比较初步的阶段,包括材料稳定性、材料能量密度提高、在加工制造端的场景、压实等方方面面,都还是处在一个快速迭代的阶段。我们现在讲到钠离子电池,是相对于锂离子电池的替代备选方案,这是因为它的成本更低,它更具有这种成本的规模优势。但是换一个角度来讲,更低的成本也就意味着更低的产值,更低的产值就意味着我们的资金回报率会更低。这对于我们生产制造企业来讲,并不是一个完全有利的事情,资金回报率是所有资本都关注的事情。我们如何去避免劣势?我认为更多的应该从生产工艺的角度,或者是从我们生产流程的角度。我们要去通过缩短我们的生产周期,缩短我们的工艺流程的一个制造环境的要求,来提高我们的周转率,从而来提高我们的资金回报率,去避免我们更低产值带来的这种更低的资金回报率。所以针对这样的一个现状,我们提出的一些呼吁与希冀,我们希望协钠同行,一方面是锂钠同行,一方面是鹏辉与整个产业链一起去协钠同行。在协钠同行方面,我们主要是从三个方面去阐述的。第一方面是鹏辉在材料体系、工艺技术平台,包括一些新体系开发方面做了一些工作。在基于鹏辉自己做的非常多的工作的前提条件下,我们保持一个非常开放的心态,希望与上下游一起去推动我们现在遇到的一些困难,或者是大力去解决产业化遇到的一些瓶颈。首先简单介绍一下鹏辉在钠电开发的一些包括材料体系、工艺技术等方面的一些进展。刚才提到了我们更多的是聚焦到成本,所以我们在材料体系开发阶段,更多的也是聚焦到成本。我们如何去降低成本?我们在正极材料方面更多的是希望提高正极材料的工作电压,从而提高它的能量密度,降低它的单位能量密度的成本。我们现在主要做的是聚阴离子和层状氧化物两个体系。在聚阴离子体系,我们主

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