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宁德时代孟祥峰:新能源汽车市场化痛点和动力电池解决方案

2020-08-17 浏览次数:2,073 次 第一电动网

2020年8月13日-15日,“2020中国汽车论坛”在上海隆重召开。该论坛是由中国汽车工业协会(CAAM)主办,世界汽车组织(OICA)、世界经济论坛(WEF)唯一支持的行业顶级论坛。本届论坛以“新变局 新挑战 新思路——引领中国汽车新征程”为主题,紧扣时代脉搏, 求索突破之道,紧密围绕“十四五”规划,把控宏观产业形势,解析全球汽车产业发展动态。其中,在8月15日上午举办的“推进新能源汽车市场化”分论坛上,宁德时代新能源科技股份有限公司董事长助理孟祥峰发表了主题演讲,以下为演讲实录:

宁德时代新能源科技股份有限公司董事长助理孟祥峰

孟祥峰:谢谢叶秘书长,尊敬的马处、万总、李主任,各位专家、各位领导,大家上午好。很荣幸有机会和大家做分享,我的题目是“新能源汽车市场化痛点和动力电池解决方案”。

首先看一下国内外新能源汽车市场现状,刚才马处长以及李主任讲到,今年整个中国新能源汽车形势比较不乐观的,产业发展面临诸多困难,国内上半年新能源汽车销量下降44%,持续多年中国在全年产销量遥遥领先的状态今年碰到了挑战。欧洲今年上半年销量上升了50%,达到了40万辆,上半年也超过了中国。全年看,超过中国的概率是非常大的。我们全球领先的状态从今年开始出现了比较大的严峻挑战。

挑战的来源我们分析主要两部分:

一、扶持政策的差异。

二、约束政策的差异。

国内从2018年开始,补贴政策在持续退坡,和产业发展是匹配的,是不可避免的。欧洲为了拉动新能源汽车的产业发展,从最近两年补贴在持续加码,目前看国内的乘用车最高补贴目前是2万左右。但是欧洲,德国和法国补贴额度达到了9000欧元和7000欧元及远远超过中国,也是造成欧洲新能源汽车产销快速增长。

另外是约束政策,在生产端主机厂为了完成双积分的政策和为了完成《碳排放法规》的政策,在不得不去推广新能源汽车的产品和技术。国内进入了双积分的第二轮政策,积分比例在提高。

跟欧洲相比有两个差异:1.欧洲碳排放法规制定了中长期的目标;2.目标相对非常严格和苛刻的,主机厂已经判断它不发展新能源汽车,就根本无法完成这个法规。像欧洲的主机厂、大众、奔驰等企业都下定决心,其实补贴只是对他们一方面的刺激,最打动主机厂的还是《碳排放法规》给它造成的压力。

另外从产业投资来看,2017年,中国在新能源汽车全产业链的投资是欧洲的7倍,但是2019年欧洲的新能源汽车产业链的投资增速大幅提高。到了2019年的时候,欧洲是中国新能源汽车产业链投资的3倍,产业的投资趋势也发生了一个比较大的逆转。

大家都说补贴是不可持续的,新能源汽车迟早要走向市场化的发展阶段。从成本的角度来看,大家比较关心成本,什么时候燃油车和新能源汽车能够做到平价。目前来看,从2018年到2019年左右,在补贴、免税、叠加油电差价的情况下,运营类的乘用车已经可以做到和燃油车具有经济性了。随着技术的进步,电池成本的下降,另外就是随着《排放法规》的加严,燃油车的成本上升,在2023年左右,在没有补贴的情况下,私家车全生命周期的经济性和燃油车基本持平,到2025年左右,首购成本我们判断能够实现持平。

在目前2019年-2025年之间还有一个成本的差异,这是需要通过一些各方面的努力去平衡的。

新能源汽车大规模进入市场化的推广阶段之前,还面临着很多的痛点。这些痛点都和动力电池有关,我们作为动力电池的供应商也在认真研究这些痛点,影响消费者购买的短板是哪些,我们动力电池企业能做哪些工作。

分析来看,影响消费者购买的主要是6个方面:

1.成本太高;

2.里程焦虑;

3.电池环境耐受性比较弱;

4.充电时间太长,比加油非常不方便;

5.产品安全性,目前新能源汽车起火、自燃事故得到大家广泛关注,影响了消费者购买新能源汽车的信心;

6.保值。新能源汽车二手车的残值跟燃油车相比,比例非常低。

这些方面我们分析来看,很大程度上和动力电池性能或者它的特点是密切相关的,我们作为动力电池的供应商,也和主机厂一起克服这些短板和痛点。

做了如下工作:

第一,解决这些问题,我们坚信通过技术的创新和技术的突破。在电池方面,很多要做基础性的研究和材料层级突破。

我们参照国际龙头的形式,今年成立了21C创新实验室,宁德时代这么多年坚持创新引领和研发投入。21C和原来的创新体系相比,更注重基础研究、前沿研究。在应用研究方面,目前研发团队5000人,基础研究今年持续加力,成立21C实验室计划研发投资33亿元,5年之内,这个基础研究团队要发展到1000人。重点的公关领域,包括金属锂电池、钠离子电池、全固态电池、锂离子电池智能设计、无损检测技术开发。

在材料体系方面,过去三年左右我们通过高通用的计算和模拟的平台,实现了三元材料的优化,目前三元体系已经逐步成熟,下一步要把相同的计算方法转移到下一代电池材料体系的开发中去。

第二大方面是在电池集成的创新,除了在电池单体和材料方面的改进之外,电池系统集成的创新也会影响整车的性能、成本,包括续航。

在这个里面一个主要的观点就是高度集成化设计。在2017年左右,宁德时代将C2P的技术应用在磷酸铁锂的电池包上,在2019年将这一技术进一步优化应用到三元的电池包上。这个技术可以将零部件的数量下降到40%,体积能量密度提高到50%。

下一代我们要把结构进一步优化和集成,从C2P到C2C,整个电池系统设计和整车的底盘要高度集成,节省更多的中间环节,同时这个设计要和整车的电机及其控制器、高压系统、DCDC、车载充电机做成一体化设计,进一步提高体积利用率,提高能量密度,这一代的车型已经和客户做研发,它的续航可以达到800-1000公里。

针对电动汽车低温性能差的问题我们做了很多开发,和行业上其他解决低温方案的路径不一样,我们从电池本体方面做改进,一个是通过正极、负极和电解液液的优化,提高电池本体的低温性能,另外通过巧妙的利用了电池本身的内阻和电机控制器的集成优化,实现了利用电池内阻自加热的功能,这个自加热利用了电池本体和控制器的现有结构,没有增加任何硬件成本,只是在控制系统上做了优化。这个和电池外部加热相比,它的加热效率提高了4倍,可以达到每分钟2度以上的加热速率。

另外,加热更加均匀,温度梯度也从40度降低到10度,均匀性更加完美。这个已经和主机厂在做车辆量产前的一些验证工作。

针对电动汽车充电慢的问题,宁德时代做了两方面探索。一方面和主机厂探索车电分离和换电模式;另外从电池本身上做一些突破。宁德时代在快充方面处于领先地位,我们以前做手机电池的时候,客户有一个广告语是“充电5分钟,通话2小时”,这个电池就是ATL做的电池。我们现在将这个技术进一步优化,在材料上进行了改进,应用到大电池、动力电池上,目前可以做到充电一刻钟,车辆续航提高400公里,实现了快速补电。

针对电池的衰减和二手车的残值过低的问题,我们开发了长寿命电池,通过补给工艺将电池寿命提高到10000万次循环以上,可以将电动汽车的电池超过了车的寿命,这样梯次利用才真正变成了一个可以实现的技术方案,而不是目前的梯次利用只是大家停留在理念。电池只有做到真正的长寿命和高的可靠性,它的梯次利用才能变成现实。

现在我们将这个技术已经应用到目前的储能电站上,在福建晋江储能电站上应用了这个技术,目前运行的良好,我们希望这个电池从车辆报废之后用到下辆车,下辆车报废以后还可以应用到梯次利用的基站、电源上,这样实现一鱼多吃,实现了整车电池成本的下降。

针对新能源汽车的安全问题,目前整个新能源汽车安全问题原因是复杂的,有内部因素,也有外部因素。从电池本身来看,从材料的热稳定性、单体电池的耐高压、耐过充的技术上进行突破,同时从系统集成方面重点实现系统的防止热扩散,单体电池制造引发的内短路,目前难以完全避免,我们可以通过技术的提升,降低事故概率。

如果发生了单体热失控,通过系统的防护可以将热扩散的时间进一步延长。目前国家的标准是规定了热扩散时间不得大于5分钟,我们现在通过电池包的设计,已经实现了电池系统不发生热扩散,即使单体内发生了热短路,发生了失效,整个电池包不会燃烧的,目前这个产品在技术上已经可以实现了。

未来动力电池还有哪些新技术和新突破,行业上有很多讨论,宁德时代在21C实验室里面做了很多创新研究,因为时间有限,我给大家简单一带而过。

这里面包括大家想得到的固态电池、无钴电池,宁德时代在做持续的研究。在固态电池方面,固态电池循环寿命是目前固态电池最大的短板,我们已经做到循环900次,衰退10%以内。

在无钴电池方面,行业上研究比较多,宁德时代在很早之前做了充分的布局,只是对这个概念没有做过多的宣传,除了大家知道的固态电池和无钴电池以外,我们再布局更下一代的叫“无稀有金属电池”,不仅是无钴,连镍也可以替代掉,这样整车的续航可以进一步提高,整车成本可以大幅下降。

我们提几点建议,从目前看动力电池企业和整车企业都在做联合的公关,应对2025年之前的市场化碰到的一些瓶颈问题,从政策端或者政府端也可以做一些工作。

1.就是希望做一些长远规划,明确引导车企要走向全面电动化的目标。类似于欧洲的《碳排放法规》,明确了2030年目标,国内目前还没有相关的规划或者相关的约束的目标出现。

2.刚才马处长讲到的公共领域的电动化。在2025年之前,私人乘用车在具备经济性上的竞争力之前,我们还是要通过公共领域的拉动,去完善整个产业体系。

3.商业模式的创新。比如说车电分离行业上已经讨论很多了,比如说一鱼多吃,我们开发了200万公里,一万次循环的电池,能不能在车辆报废之后应用到下一辆车上,这些都需要商业模式的创新、管理体系的创新。

4.整个配套产业体系。新能源汽车现在在很多管理环节上还是和燃油车一样的,但是它有很多自己的特点,燃油车的一些安全检验、维修保养、保险制度、三包和召回,对电动车来说不适用的,目前还没有针对新能源汽车特点的管理政策,我们希望在政府端,要尽量去快速建立适用于新能源汽车全生命周期的管理制度,这样新能源汽车才能走得更稳,更健康。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

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