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锂离子电池在汽车行业应用的技术趋势

  本站   2018-01-04 次浏览

  目前,智能手机、笔记本电脑上绝大多数都在使用锂离子电池。再者,现在方兴未艾的电动汽车需求,不管是纯电动汽车还是插电式混合动力汽车,需求已经逐渐形成。第三,是将来锂电在储能领域的应用。它的市场容量将比电动汽车还广阔,甚至可以用万亿的这样一个产值来衡量它的市场。 目前来看,电动汽车以及储能应用的要求需要安全、高能量密度、长寿命、低成本,而且具有相当的成熟技术的产品实现产业化,以匹配这两个行业快速的发展。现在来看,锂离子动力电池是目前最优的一个选择。广阔的市场需求也正在吸引非常多的研发和制造的投入到这个行业里面来,促进了锂离子电池技术突飞猛进的发展,所以这个行业最近发展非常快。

  谈到动力电池,其实在技术上面是非常的重要。动力电池追求五个方面的性能,安全密度、功率密度、使用寿命和成本等。需要一个系统来保障这五个方面得到均衡的发展。比如电化学的设备、工艺、质量、供应链、材料、热管理、测试验证等,这些东西都缺一不可。如果不能在这些方面全面得到保障和具备先进性的话,就很难保证动力电池核心的五个方面的性能,所以动力电池的研发和生产是一个技术密集型和资金密集型需要巨大投入的行业。

  市场需求

  国家“十二五”末的要求,一个是180瓦时/公斤,插电式125瓦时/公斤,这两个从承接国家“十二五”科技创新项目的时候,已经顺利实现量产。经过后面五年的努力,到2020年,中国动力电池的产品在保证原有的五个性能要求下,能量密度达到300瓦时/公斤到350瓦时/公斤的目标,而且实现量产。另外,将来会有很大的应用方面,就是实现快充用动力电池。这方面我们的目标是做到10分钟就可以把电池充满,10—15分钟,就是具备4C的充电能力。

  而关于用于微混应用的12伏或者48伏的起停电池要技术实现的话,就可以涵盖到未来我国电动汽车和储能应用方方面面的需求,包括成本、寿命,还有性能。

  储能技术具有广阔市场

  为了改善环境,保障能源的发展,会出现两个非常重要的趋势。一个在能源产生端。清洁能源的比例一定会开始越来越多、越来越大,包括核电、光伏、风能、生物能会多起来。另外一个,在能源消耗端,化石能源这样的设备会逐渐的电气化,会被用电设备代替,电动汽车就是一个非常典型的例子,用油改为用电。这两个趋势一旦形成以后,储能将会在当中扮演非常核心的作用。锂电目前作为广义上储能的手段,具备非常好的优势,也是市场的最佳选择。因为这个规模化的产业链逐渐在形成,它是直接纯电的,所以效率比较高。同时,超长使用寿命的技术,现在来看很快就会成熟。因为我们现在在追求,单体电芯可以做到15000次循环,就是说它的使用寿命用到20年是绰绰有余的,它的响应速度和对环境的适用性都比其他的要优胜,所以储能技术以及装备在未来世界上具有非常广阔的市场。

  所以从储能上面来看,从发电、输电到配电、到用电,基本上每一个环节都可以用得到。未来在节能减排、节能降耗,在清洁能源比重不断提高的情况下,只要有用电的地方,理论上都是可以用到储能。

  储能业务一个非常关键的因素,是产品的可靠性以及它的使用寿命。基本上未来的智能化运行要做到免维护,智能化运行20年的使用寿命,同时要进行规模化、标准化的生产,来降低成本。最重要的一条,就是梯次利用的产业要形成。因为如果动力电池能够做到20年使命寿命的话,在电动汽车上面用到8年甚至10年以后,这个电池是可以完全用很低的成本回收,用到电网的储能上。这对我们提出一些非常重要的要求,就是在电芯设计的时候,要有足够长的寿命、足够好的性能,在做成模组和电动汽车的时候,就要考虑未来的模组和电动汽车的电池包可以非常容易的应用到储能系统里面来。储能用完以后再进行统一的回收成原材料,再去做电芯。这样就很有可能形成一个非常完整的循环利用产业链,这个产业链一旦形成以后,在每一个环节都可以产生非常好的经济效益,所以是可以比较可持续发展的一个思路。

  另外一点,关于锂电的成本。对储能系统来讲,如何看待它的成本?实际上我们现在要把很复杂的问题作为一个非常简单的看法来看。1度电存到这里来以后,再把这1度电还给你,到底花了多少钱,大家只要关心这个东西就可以了。至于这个系统的可靠性、安全性由厂家来做。2010年根据磷酸铁锂电池的价格、性能以及循环寿命、效率,包括整个变流器系统、管理系统等成本计算在内,1度电存到这里,再还给1度电,整体成本,1度电综合成本是2.87元,就意味着不是刚性需求的话,这个完全没有经济效益。经过这些年同仁的努力,2015年,我觉得是改变的一年,同样的锂电、同样的系统,1度电存进来以后,再还给1度电,花费的成本是7毛3,这是根据目前的情况来算的,实际上会更好一点。如果把这个电动汽车的电池用很低的成本拿来做梯次利用的话,将来储能系统的综合度电成本是非常低的,可以创造非常好的效益的。

  将来我们国家电动汽车应该是什么样的。如果大家设想一下,15分钟就能充满电,可以跑300公里,如果在每一个加油站都配上这么一个东西的话,使用电动汽车跟使用传统的燃油车完全没有苦恼。这也是未来新能源应用的大势所趋。
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