用高安全低成本可回收的电池支撑电动汽车健康发展——中国青海锂产业与动力电池国际高峰论坛精彩回放

　　正值第二十届中国青海绿色发展投资贸易洽谈会召开之际，国内外锂电行业的顶尖专家、学者和企业家们齐聚一堂，共同参加中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛。这是青海锂电领域产学研紧密结合的有益尝试，是聚才引智、自信开放的具体体现，也是进一步推动锂电产业高质量发展的生动实践。

　　当前，全球锂电行业企业在锂电池材料技术和制造技术等方面发展迅猛，为加快推进我省在内的国内电池企业和新能源汽车应用带来新的机遇。同时，如何更高效地提升锂电产业发展水平，实现跨越式发展，也已成为制约锂电产业更快更好发展的重要课题。为此，青海日报特将论坛中的精彩内容再次呈现，敬请关注。

　　动力电池热失控安全防控的研究进展

　　演讲嘉宾：中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高

　　精彩观点摘登：

　　现在动力电池最重要的问题是安全，动力电池产业发展得非常好，前景非常广阔，因此我们必须要解决安全问题。动力电池安全的本质是电池热失控，有各种不同原因会导致安全事故发生，比如机械原因，电的原因等等。

　　为了解决动力电池安全问题，我们建立了清华大学电池安全实验室，开展了动力电池安全防控研究，目前有一系列合作项目，大多数国际大公司如奔驰、宝马、日产、三星SDI、SK等，以及国内骨干企业如CATL、BYD、力神、长安、广汽、北汽新能源等企业跟我们都有合作。在知识产权转移方面已经向国际著名企业许可专利，国内知识产权转移也正在进行中。清华大学电池安全实验室的基本热失控测试方法是，首先采用大型加热仪，实现大容量单体动力电池绝热热失控特性的定量测量。在此基础上，把大容量加速量热仪ARC测试，与差示扫描量热仪DSC测试结合进行耦合分析。此外，还结合扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、质谱仪等仪器，对电池材料的热响应行为进行原位或非原位的测试。

　　在此基础上提炼出了电池热失控的三个特征温度，自生热的起始温度T1和热失控的触发温度T2，以及热失控的最高温度T3。基于这些测试全面揭示了三种热失控触发机理：第一种是负极析活性锂，第二种是内短路，第三种正极释活性氧。基于这三种热失控机理，发展了动力电池热失控主动安全防控技术，包括电池充电析锂与快充控制、电池内短路与电池管理、单体电池热失控与热设计，在前面几种防控措施失效情况下，还有最后一关就是系统层面的防控，即电池系统热蔓延与热管理。

　　用高安全、低成本、可回收的电池支撑电动汽车健康发展

　　演讲嘉宾：美国麻省理工学院教授、Camx Power总裁KenanSahin

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　　去年，我们开发了一项非常安全的锂离子电池技术。

　　它5分钟内就可以进行充电，可以放一年，不仅有这样的特性，回收利用也非常好。它用的是锂电池，我们看到它的特性，可以保障安全。如果电池非常安全，可以节省大量的花费，我们知道这是非常昂贵的维护费用。现在我跟大家讲为什么会发展电动汽车。

　　相关数据来自于加尼福尼亚州，不光表示了气候变化，表示全球变暖，它表示了更严重的问题，就是气候波动。气候波动是真正的风险，气候波动对车有很大的影响。有50%的温室气体排放来自于运输，也就是汽车，这是全球范围内正在发生的事情。

　　有一些无碳电力从开始的三分之一，增加到了60%，在2045年会有百分之百的变化。减缓气候波动的方法就是无碳式的发电，现在我们有这样的变化，还有智能电网也在发生变化。这是非常好的组合，在20年后这些都将成为现实。

　　为什么要在中国发展电动汽车？因为中国有更多人在中产阶级区域，中产阶级人口超过美国总人口的数量。

　　现在车辆渗透问题，在美国有90%市场渗透率，保有量是3亿辆汽车。在中国渗透率是15%，保有量也是3亿多辆。从15%的渗透率到50%的渗透率，意味着什么？我们要增加7亿辆的汽车保有量。中国政府正在专注于这一项提升，中国市场会达到20万亿美金，这也是中国市场的价格。大概是10年的发展时间，平均每年20万亿，这仅仅是中国的数值，中国是一个大的消费品市场，大家可以在中国生产并且消费电动汽车，我们应该如何做呢？

　　我们必须要有创新的科技，创新对于产业是很重要的，你不可能从创新直接入手，这好像是一个矛盾的说法。我们在过程当中创新，首先看我们制造出来的东西怎么样，如果我们不知道创新的好处怎么会持续做，在我的17年公司旅程中花了上百亿美金做创新，为什么要持续做这件事情？在1990年，我跟我的中国同事说道，有一天中国一定会去做创新工作，也会做知识产权保护工作，这是非常重要的。

　　用安全缔造动力电池技术创新

　　演讲嘉宾：德凯集团执行副总裁、东亚及南亚区总裁曾牧

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　　德国电动汽车的监管系统在90年前就把安全性提到最重要的领域，今天销售的产值大概是33亿欧元，这是全球范围内的金额，员工46万人，系统认证车辆是25000辆。我们在做全球电动汽车的监控，主要做电动汽车电池的监控，监控它的频率以及安全性，我们在这个行业中已经工作了超过20多年，希望能够更多地进行技术的创新，把我们自己作为全球行业重要的咨询以及知识整合的机构。

　　在我们成长过程中可以看到售出的车辆在我们的监控之下得到更好的安全保障，同时可以跟我们的动力系统以及未来共享的移动性进行汇报。已有16个客户报告说它们将来会使用共享的移动性，12%的汽车配备是嵌入式的连接，到2025年可以看到80%的车都有嵌入式的介入，在2016年只有12%的车辆是有连接的，16%的客户会进行转化，将会使用更好的连接，在过去两年内他们的消费人数增长了两倍。

　　回顾最近几年的发展情况，消费者更多看到电动汽车的使用情况，我们面对的不仅仅是机遇，还有挑战，我们需要不断地改善电动汽车的性能。最重要的是保证电动汽车的安全，也是消费者最为关注的一点。

　　在这里给大家列出一些比较关键的标准，这里都是界定法规和标准的问题。可以看到对于环境的标准等，IEC这个标准是功能性的，还有16750是环境测试的标准，QC897是电池管理系统主力器的标准，有很多标准大家都很熟悉了。像EC⁃ER100R136是电动汽车的标准，这些都是我们要践行的标准，我们在发展过程中都是对功能和性能进行了严格的界定，看到这些标准有很多的机遇，必须要非常清楚地了解如果是保证电动汽车的安全要进行RSO的标准，这是非常统一的标准。对于组件提出了非常细节的要求，如果没有按照这些标准执行的话，潜在的风险都会突出。我们还要考虑全生命产业链回收的问题，这都是跟安全息息相关的。

　　电动汽车电池未来发展方向

　　演讲嘉宾：天津力神股份有限公司常务执行副总裁王念举

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　　电动汽车无论在中国还是世界范围内都有快速增长，2018年电动汽车销量突破120万辆，锂离子电池出货量突破60G瓦/时，目前看锂离子电动还是电动汽车未来十年主要的能源解决方案，随着电动汽车市场的快速发展，目前面临的诸如，安全、成本、基础设施、充电不完善等都是国家相应部门要大力解决的问题。

　　随着能量的提升，特别是国际车厂客户对能量密度有很高的要求，对体积也有更高的要求，未来对于我们来讲主要在动力电池方面是软包电池作为主要方向，会投入更多的资源。因此对于电动汽车厂或者是电池厂的商业模式创新方面提供了很好的机遇。

　　对于下一代的锂离子电池，能量密度可以达到350瓦/时每公斤以上，但是量产肯定是在2025年之后，我们说锂离子电池温度特性，倍率特性，包括能量密度，日力寿命，循环寿命非常关键，但是如果没有安全保证，一切归零。

　　能量密度跟安全是很难调和的矛盾，如果只是考虑锂离子电池引起的热失控，应该是始于内短路，这也是一旦发生安全事故之后，控制事故不是一件很容易的事情，我们是采取这样一个循环，一个是正向的设计，主要是从原材料选择，仿真模拟，结构优化以及非常严格的和科学的过程管控。同时我们对于电池点芯系统进行全生命周期的分析***回归，对于正像设计进行指导，持续不断提升安全性能。

　　另外是锂离子电池的安全首先是设计出来的，其次是制造出来的，制造环境，制造设备，特别是对于水分和粉尘，对于锂离子电池来讲就是天敌，怎么控制都不过份，我们对于这方面的设计是很高的自动化，用系统去控制整个的生产流程，包括所有的再制品周转都是在非常封闭的环境里边，没有手工，当然也是跟客户一起要严格按照标准去控制。

　　新一代叠片技术发生新的革命

　　演讲嘉宾：惠州亿纬锂能股份有限公司副总裁、首席技术官袁中直

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　　目前，汽车动力电池的发展，变成了智能化、网联化或者无人驾驶，在这样的情况下，我们所需要的电池除了动力电池以外，还有其他的电池都要用EV锂能电池，大家***所用的ETC和用来导航和控制信号增强的，与5G技术，以及NB、LT技术有关的。这样的技术都需要支持数据记忆和传输，这个时候都需要有一个宽温度范围、长寿命的电池。

　　快充技术，目前快充很难做到汽车上面，汽车动力电池做到快充比较难，我们和以色列合作的项目也发过公告，做的还不错，主要想面向手机的场景，目前做到10C的充电，在做的过程中从电池角度来说，是可以达到10C充电，一些功率器件，物理器件反而很难达到，如果要达到的话体积比较大，或者说功率转化效率比较低。

　　今天的主题是叠片技术，刚才讲有这么多形形色色的电池，为了便宜，有一部分的软包，还有方壳电池，以前用的是卷绕式的方式。卷绕式卷心做的时候有一些问题，从电化学的角度来说，电力线均匀性、电化学均匀性一个传热和散热均匀性都不如卷绕。导致电化学极化也不一样，现在用卷绕式结构，把卷绕式的叠片一端露出来，把极化的问题，电子移动的距离缩短了，减少了极化，在传热、导热方面也会有一些问题，和叠片相比有一定的差距。

　　叠片方式现在也在发生革命性的变化，最早的叠片方式，叫Z字形也好，M形也好，这种叠片速度非常慢，做一个电芯的叠片需要12分钟以上，非常的慢。后来研发出来新一代叠片技术，这种叠片技术叫做摆动式叠片，它的速度提高了差不多一倍。现在新一代的叠片技术又发生了新的革命，与第一代Z字形的叠片相比速度提高了4倍。

　　退役动力电池回收与利用

　　演讲嘉宾：中国铁塔能源有限公司副总经理孔庆西

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　　中国铁塔能源的业务主要有备电业务，通过我们多年通讯基站的保障和备电能力；发展业务，以锂电池为载体，快速响应各类紧急的用电需求，提供各种服务；混电业务，通过便捷的快速充电站，向物流、外卖、骑手提供换电业务；储能业务，向电池组进行储存电能，在电价峰值向客户供电，来为客户降低成本。

　　中国铁塔不断地优化退役电池全流程的生产、运输、安装、再制造工艺和运维管理体系，从2017年开始，中国铁塔扩大了实验规模，随着中国铁塔停止采购铅酸电池，全面地、大量地应用梯次电池，我们也同时逐步建立退役电池动力回收体系，开展能源经营的业务。目前中国铁塔全部采购梯次电池，用于满足存量和基站备电的需求，由于通讯基站分布全国性，梯次电池也会应用到极端的特殊场景，比如说在极寒地区的东北，在湿热地区的海南，在高海拔地区的青藏高原，中国铁塔解决了梯次电池利用的技术难题，建设维护指导性文件，填补了国内通讯梯次电池利用的空白。

　　与回收体系相关的国家政策主要有三个文件，都发挥着重要的作用。目前已经上报网点累计3000个，覆盖全国31个省市，从结构上看超过98%的是通过汽车企业的销售体系附庸来完成的，但4S店作为回收网点，有几方面的限制，从政策层面来看，4S店在规划建设时，并没有考虑电池回收需要具备的资质条件，从经济层面来看，4S店在承接汽车企业回收服务时，要额外向汽车企业增加费用，导致汽车企业运营成本增加，从国内情况来看，4S店普遍为加盟的独立法人，不便于全国的统一管理。

　　20年前我们还津津乐道百年老店，因为经典的产品会让企业长期受益，但是到了互联网时代，传统的商业经受了很大的碰撞，现在也在发展共享经济，盘活资源，挖掘新的商业价值，上半年和下半年的市场情况和政策环境都会有很大的差异，我们的电池厂家如果没有及时转型，将会遭到淘汰。(宋翠茹 芈峤)