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蓝皮书论坛:固态电池到来前后的电池路线

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王瑀:用户需求导向下的三种动力电池解决方案

6月12日,2021年第十三届中国汽车蓝皮书论坛的第三天。下午,

围绕“固态电池到来前后的电池路线”主题,在真锂研究首席分析师墨柯的主持下,孚能科技董事长王瑀,蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新,宁德时代21C创新实验室部部长郭永胜,安驰科技总经理、创始人徐小明、北汽集团副总经理廖振波等嘉宾展开了一场深度沟通。

就未来电池技术的发展方向,各位嘉宾达成了相对一致的意见——看好半固态电池。

孚能科技董事长王瑀认为半固态肯定是未来的发展方向,“谁也不愿意在生产电池过程当中有隐患,用了半固态电池,你的工厂再不会出现起火的问题”,终极目标还是要从材料本身去彻底解决这个问题。

蜂巢能源科技有限公司董事长兼CEO杨红新认为,未来十年可能会走向半固态,但是能不能卖出去,要打问号。“未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰,半固态技术上肯定可以实现,主要是要解决商业化的问题。”

宁德时代21C创新实验室前瞻技术部部长郭永胜表示:现在能量密度的限制根本是在材料,因为它的瓶颈限制不在负极,是在正极。811的理论容量是270Wh/kg,石墨烯的理论容量是370Wh/kg。正极材料有很多技术可以探索。“如果你能开发一个正极材料,别说上千毫安时,如果能翻个倍,电芯的能量密度很快就提高了。”

安驰科技总经理、创始人徐小明表示,2025年之前,整个电池体系不会有太大的变化,能量密度每年提升百分之十几。钠离子电池可能2025年之后会发展起来。“估计2030年之前,纯固态很难看到,即便看到真正的固态,至少前三年到五年,它的应用会在消费类电子端,安全性可控,用得起。”

北汽集团副总经理廖振波表示:“在不降低能量密度的情况下,要增强安全性,我觉得,别去走其他的路线,扎扎实实把半固态,也就是固混电池做上去。当固混电池是10%液态的时候,它应该是比较安全的,同时能量密度也满足汽车企业的要求。”他强烈呼吁电池企业不要犹豫,赶快进行固混电池的产业化。

真锂研究首席分析师墨柯表示:“我个人一直是认为电池其实只有一个发展的路径,当然这个是有两个条件,一个是能量密度越来越高,另外成本越来越低,这两个其实是‘和’的关系,而不是‘或’的关系。”

以下是圆桌讨论内容实录。

墨柯:各位嘉宾,大家下午好!首先自我介绍下,我是真锂研究的墨柯,真锂研究是一家做产业链咨询研究的机构。今天很荣幸有这么一个机会跟各位著名的企业老总坐在一起,我们探讨一下固态电池前后的一些电池路线。

在这之前,我先简单地给各位老总做一个简单的介绍。

坐在我最边上的是孚能科技的创始人、董事长王瑀。王总是华人圈子里面,最早从事锂离子电池技术开发的一批专家,在锂电池方面肯定有一个非常深的造诣,认识也是非常地深刻。也是在王总的带领下,孚能科技从成立到现在,成为一个著名的电池大厂,其实短短数年之间,能够取得这样大的一个成就,我觉得这个跟王总本人也是有密切的关系。王总边上是我们最近电池行业风头非常劲的,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新,杨总。中间这个是宁德时代的郭永胜,郭总。宁德时代是全球第一个市值万亿的电池企业。在郭总旁边的是安驰科技的徐小明徐总。徐总也做了很多年,也是一位老兵,安驰科技也发展得很快,安驰科技是磷酸铁锂电池路线当中非常重要的一个厂。最那边的是北汽集团的副总廖振波,廖总,在此之前当过比克的总经理,廖总的经历是跨电池和整车的。这些老总在电池方面有非常深刻的认识,也有足够的发言权来说他们对电池的看法。

简单介绍到这里,现在我们来说一下电池的路线。我个人一直是认为电池其实只有一个发展的路径,当然这个是有两个条件,一个是能量密度越来越高,另外成本越来越低,这两个其实是“和”的关系,而不是“或”的关系。在这种情况下,要怎么达到平衡,是有难度的,这也是为什么我们的动力电池发展到现在,比如说现在有两大路线的主要的原因。

比如,我们知道三元电池的优点是能量密度高,但是劣势是成本也会高一些。磷酸铁锂这两年是非常火的,为什么火?因为它的成本会低一些,尤其是大通胀的背景下,磷酸铁锂会更火,它的劣势大家也都知道,可能能量密度会有些不够。

我现在提的问题就是固态电池前后的电池路线。比如说这里面所说的固态电池,比如说前不久业内炒得比较热的钠离子电池,这会不会是一个新的电池路线?会不会有新的电池路线?比如说锂硫电池。在这之后还有半固态电池等等,这些电池路线。

我相信很多人也是有很多的疑问,我也经常会遇到很多人问我这些问题,现在正好这些专家也在,我们就请这些企业老总来给我们解答,看看他们能给我们什么样的答案。

我这个问题主要分两大块,第一块是固态电池前后的电池路线,另外,如果还有时间的话,我想问各位老总第二个问题,第二个问题就是去年的蓝皮书论坛的一个延续。因为去年的时候,其实这几位老总也有几位是在场的,我当时问他们一个成本问题,也就是价格,当时他们异口同声地说,电池价格到2025年能达到500块钱一度电。今年我们也知道,各种原料价格都在上涨,我想问一下各位老总,对这个观点有没有调整。

我们首先问第一个问题,第一个问题也可以分若干个小问题,首先请各位老总回答一下,固态电池,你们认为什么时候能够实现商业化应用?第二个小问题,在固态电池实现商业化应用之前,这个电池路线大致会按照什么样的趋势去演进。

我想请廖总先回答一下这个问题。

廖振波:谢谢主持人,谢谢各位媒体和在座的专家朋友。今天这个论坛是关于固态电池,所以问起电池的发展路径来说,从整车应用来说,我们现在亟需解决什么问题?从我们整车企业作为电池企业的顾客、客户,客户需要什么?当然刚才王董事长也说了,他们对整车企业的需求,场景是什么,作为整车企业,我在这里介绍一下背景。

2016年之前我在整车企业工作了33年,2016-2019年,也在电池企业做过研发,整个公司的运营、生产组织、质量,包括工艺这些方面,在电池企业也干了三年。后来2019年底,再回归到汽车企业,也就是在北京汽车集团工作。北汽大家都知道,在过去几年在市场份额上一直遥遥领先,去年由于特殊的原因,今年有些下滑,相信明年、后年会有新的增长。

从汽车企业角度,和原来在电池企业工作的经验来看,我们现在整车企业亟需解决的问题是从原来的追求能量密度,追求成本到现在追求的第一要素是安全,第二要素是成本,第三要素是相应的性能。这个性能和安全性是另外一回事,比如说低温衰减的性能。

摆在第一位的为什么是安全?我们汽车行业现在越来越多的召回,市场监督总局看到的发布召回里面,汽车行业比例越来越大。每年到夏季的时候,就会出现着火事故,尤其是在地下车库以及在高层。电动自行车也好,电动车也好,着火的话,它的蔓延是很厉害的。所以,这种危险性是非常大的。

第二,在行驶过程中,也容易产生安全性的问题,按照我们国家召回制度,万分之四的设计安全的质量事故就要召回,这样给整车企业的损失是非常大的,所以现在我们把成本的问题分开,一个是采购成本,再一个是后面的售后服务,包括刚才说的召回质量,所有成本加在一起。所以不单纯的说采购成本了,所以成本问题实际上在安全保障不了的情况下,成本是高的,所以整车企业最重要的是讲究安全。

安全问题,从我对电池的理解,就是固态电池基本上是能解决这个问题的。刚才王董事长也说了,全固态电池他们安排在2030年,言下之意,全固态还是不托底。

墨柯:王总还说这个不太确定。

廖振波:我不知道蜂巢的杨总是不是也是这样的看法?实际上2030年这个时间不是很确定的,但是从汽车企业来说,希望尽快地找到安全性的电池。从技术路线来说,我自己认为有很多方法。

比如说在现有的磷酸铁锂上做工作,但是磷酸铁锂本身,它的理论值,就是从化学体系来说,理论值,它的能量密度就是170Wh/kg。

在三元里面,我们现在看到整个单体电池,从原来的追求能量密度111体系到523体系、622体系、811体系。但是你看现在,主要的电池企业,在某种程度上可以说是技术倒退,回到622,有的622都站不住,再回到523。从这个角度来说,它们是为了满足安全性的要求,但是这个能量密度实在是不可恭维的。因此给我们整车厂带来很大的困惑。

举个例子,4.8米车长的SUV,电动车和传统车相比,重量重了300公斤到400公斤,这是什么概念?从碳中和、从能耗等等方面来说都是不适合的,所以,如果电池能量密度下来了以后,重量要大幅度提升,对整车设计、安全性、操控性,包括底盘的强度等等方面,带来极大的困扰。所以,能量密度实际上不能简单地降下来。

在能量密度不降低的情况下,要增强安全性,我自己觉得,别去走其他的路线,扎扎实实把半固态,也就是固混电池做上去。固混电池当5%-10%是液态的时候,它应该是比较安全的,同时能量密度也满足汽车企业的要求。所以,我强烈呼吁这些电池企业,不要犹豫了,赶快产业化,赶快给我们整车企业提供安全可靠的固混电池。谢谢。

墨柯:谢谢廖总。刚才廖总说的一句话,我是感触很深刻,也是第一次听,就是整车厂现在考虑成本,不仅仅是一次性的电池采购了,也包括今后可能的召回等等,这些成本也是要提前考虑的,在这种情况下,可能今后的电池路线的走向,可能就会更加地重视安全和尽可能地少出问题。

接下来我们请徐总您来说一下,固态电池如果能商业应用,大概时间点是什么,另外在这个时间点之前,你认为这个电池的路线走向会是什么样的状况?

徐小明:正好我们有一个科技人员就是从日本回来的研究固态电池的人,固态电池现在大家讨论的是锂离子在固态电解质中传输的问题,另外一个是锂离子如何从正负极传导的问题。我的预计是2030年之前,纯固态很难看到,即便看到真正的固态,至少前三年到五年,它的应用会在消费类电子端,安全性可控,用得起。

因为我本身是学电化学的,电池的核心部件有三个,正极、负极、电解质。以哪个东西命名,就说明这个东西是瓶颈,因为它不是瓶颈就不用它命名了。从提升电池能量密度来说,电池的正极、负极和电解质都有很多工作可以做的。我认为到2025年及现在的磷酸铁锂路径,包括现在的高电压的中镍、三元,我认为不管是对磷酸铁锂提升能量密度,还是对三元提升安全性,都还有很大的空间。2025年之前,我认为整个体系不会有太大的变化。

墨柯:还是现有的三元和磷酸铁锂的技术?

徐小明:还是慢慢地提升,能量密度每年提升百分之十几,这样的技术路径。

墨柯:你也同意廖总的路径,固态电池上市之前,半固态是可行的解决路径?

徐小明:对,半固态可以提高安全性,首先我们讲安全性,我们用固态电解质,首先是为了解决安全性问题,解决安全性问题之后,才敢去提升,否则不敢。

墨柯:这种固液混合的技术,电解液大概占比会是多少?

廖振波:5%到10%。到10%的时候,基本上安全性问题,甚至包括电池受到外力的剪切,它都不会短路的,因为随着剪切的方向,电解质会有阻断正负极,当然进一步提高的话是在5%。要补充一点就是,这个能量密度是对我整车企业要追求的,这个能量密度多少是整车企业合适呢?单体电芯能量密度一定要达到280-320Wh/kg,对整车设计,我的重量才是能满足的,低于这个,纯组电池包以后,你的能量密度不能超过220Wh/kg,其实是对我电池带来极大负担的,因此这个角度来说,一定是要用三元。

墨柯:单体280Wh/kg?

廖振波:对,一定要三元,三元才能解决这个问题,但是三元又不能走111体系和523体系,这是从整车的角度去考虑这样的问题。

墨柯:这个就比较有意思了,我们知道安驰的徐总刚才的主题演讲,也就是说磷酸铁锂,现在廖总说三元。我再请教一下,您认为的磷酸铁锂,您认为这个路线,将来单体的能量密度能到多少?能不能达到廖总刚才说的280Wh/kg?

徐小明:280Wh/kg肯定是到不了的,但是我是这样想的,实际上廖总刚才说的是针对一个主流车型,不同的车有不同的需求,比如说装50度电的时候,它的重量,比如说系统做了200Wh/kg和160Wh/kg,它的重量差是一个数据,做到30度电的时候,重量就很小了,它就不那么敏感了,敏感性就降低了。所以刚才说磷酸铁锂,做到280Wh/kg肯定是不可能的。

墨柯:您觉得能够到多少呢?

徐小明:根据我们现在的实验室结果,现在可以做到210Wh/kg,但是真正量产,你还要考虑成本。我认为可能到2025年的时候,结合一部分固态的技术,包括负极的改进,我觉得应该能做到230Wh/kg左右。

墨柯:如果再结合固态电解质技术呢?

徐小明:我们还没有详细地算,因为本身它差距最大的就是正极的重量这一块,第二是电压,电压要始终低15%,这个是你怎么救也救不回来的。所以,三元要做300Wh/kg,磷酸铁锂就要低15%,这两块会低下来,这是必然的。

墨柯:您的意思跟廖总刚才说的有一点是一致的,就是固态电池技术之前,还是固液混合是比较现实的一个方案。谢谢徐总,接下来我们有请郭总,你们的研发方向,不管是电池业界还是整车厂这一块都是非常关注的,您来看看固态电池,包括固态电池之前的电池技术的走向。

郭永胜:谢谢大会给这个机会,能跟各位在座的专家,各位同行交流一下我们对电池技术的一些看法。

刚才廖总说了,廖总在北汽,北汽是我们的战略合作客户,也是非常重要的客户。廖总说的,我提炼了一个最核心的需求,廖总从车企的角度,他的真正的需求是什么?其实是要高能量密度,兼具安全的电池。

墨柯:而且廖总首先强调的是安全。

郭永胜:对,安全和高能量密度一定要兼具,这个应该是核心诉求,因为我是做研发的,我一直在公司做了十年的前瞻技术研发,一直在负责前瞻技术,我对固态电池的理解,其实现在的定义,行业内比较多,现在像固态、液态,中间是有一个半固态,这个半固态,你是归到液态也行,归到固态也行。

另外,真正的固态,我这么多年的探索,对固态电池,我自己分了一个类,因为固态电池是按电解质分的,这个叫法、这个命名是以电解质来分的,但是你真正造固态电池以后,按照正负极来分,我把它分成三代。

第一代是什么呢?第一代就是现在传统的液态电解液换成固态电解质以后,正负极和传统用的是一模一样的,传统用什么,正负极不变,这个我称为一代。

另外一个,如果正负极要变,因为传统的正负极材料不一样的话,假如换负极,如果负极不用石墨,不用硅,可能金属锂是能提升能量密度的,正极不变,跟传统的一样,该用铁锂用铁锂,该用三元用三元。我把它称为二代固态锂电池。金属锂本身六七十年,它一直也有科学问题在里面。

还有第三代,其实更远,那就是把负极换了,把正极也换了。假如负极用金属锂,正极就可以换成不含锂的高能量的材料,这个我称为第三代。

大家说的固态电池,目前第一代的比较多,第一代呢,固态电池能提升能量密度,这是针对第二代和第三代来说的,第一代它的能量密度,我个人认为提升比较困难,为什么?

我的一个想法和观点,就是能量密度,其实现在都是做电池设计,它提升的根本路径有两种:第一种,也是最根本的路径,就是换正负极材料,这个是活性材料换能量密度更高的材料,这是一个最根本的提升能量密度的路径;第二种,我正负极材料不换,但是我可以把一些不提供能量的材料,就是辅材,包括固态电解质,它也是辅材,因为它不提供能量。

但是为什么说第一代,它的能量密度比较难提高呢?就是因为这个固态电解质目前在学术界以及工业界,其实是三大类固态电解质,第一种就是聚合物,第二种是无机物,无机物里面分氧化物,它的真密度都比电解液要高,因为电解液接近水的密度,如果你要是在电池里面灌同样体积的,它的重量就会增加,它的重量增加,你的电池的能量密度就会下降。

墨柯:会影响能量密度。

郭永胜:所以这三代,目前真正的固态电池,刚才王瑀王董事长也说了,真正的固态电池目前还面临很多的科学问题和技术问题,具体就包括墨老师你问的问题,就是什么时候可以商业化?我也不确定。针对半固态,你把它归成液态也行,归成固态也行,这个可能是在中间,我的观点是这样的。

墨柯:我听到消息,半固态今年好像就有装车测试了是吗?

郭永胜:从真正的定义上来说,这是行业的一个叫法,它处在这个中间的状态,但是它到底是不是固态,这个名不重要。

墨柯:半固态的路线,正负极的情况,是不是也跟现在的一样?

郭永胜:目前是这样子。杨总呢?

杨红新:在座都是研发出身,我不是搞技术的,我也不太懂专业,我站在非专业角度思考一下这个问题。首先站在用户的角度,也不说站在车厂的角度,站在用户的角度,其实不太关心你用的是什么东西?就是又安全、又便宜、跑得远、充得快,就可以了。

站在企业的角度来说,大家的发言,主持人的问题,媒体的关注、投资者的关心,体现出一个特别显著的特点,就是大家都很焦虑。我们现在为什么焦虑,就是因为有严重的不确定性在里面,技术的不确定性,大家会担心影响到产业的不确定性。

为什么会有不确定性?就是因为我们现在讨论的固态电池的问题,不是一个产业化的问题,我认为它现在是一个技术问题,甚至全固态是一个科学问题,我们讨论的磷酸铁锂和三元,这是一个工业化问题,所以,这是几个不同阶段的问题。

对于工业化问题来说,三元也好、磷酸铁锂也好,包括镍锰都会大量存在,不会消亡。而且按照目前全领域爆发的电动化的趋势,每种产品都能找到它各自存在的空间、立足点,而且这个份额,这个量预计还会非常大。

把锰酸锂做到极致其实也是挺好的,我们未来的市场其实是多元化的,储能市场、高端市场、管理层市场,所以每一种体系,站在工业化角度,足够成熟,也能够适合大规模的量产,质量、稳定性、良品率都非常好。所以,很长一段时间之内,未来十年,我觉得都不用太纠结做三元还是做什么,都可以。

有的企业现在担心的是磷酸铁锂会不会把三元干掉,当磷酸铁锂快把三元干掉的时候,三元里面用的镍,现在镍价这么高,我们可以简单测算一下,三元里面的镍降到8块钱的时候,跟磷酸铁锂价格就一样了。所以,未来是很不确定的,大家坚守一条道路走下去,都会成功。

技术问题就是半固态的问题,围绕安全的改善,磷酸铁锂,包括其他的一些材料,包括半固态,都是几种解决方案之中的一种。半固态有很多种半固态,半固态分很多很多种,电解质也不一样,取代电解液的量也不一样,工艺也不一样,工艺有做原位固化的,有不做原位固化的,改正极、负极,你不改正极也可以,你不改负极也可以,改了正极能量密度高,改了负极能量密度高。

技术解决了,可以量产,但是不代表可以大规模商业化,大规模商业化需要有可工程化的能力支撑它,有用户愿意为它买单,现在我们找不到半固态电池的核心卖点在哪里。当然半固态的成本会增加,产线要调整,第一代对产线的影响不是很大,所以,技术问题可以解决,可以量产,但是大规模商业化,这个有相当的不确定性,今年明年都可以装车。

现在放眼全世界拼命建厂的公司,在建什么厂?超过1TGWH,这个其实是很明显的一个方向,我们把技术问题和可量产性,以及商业化普及要分开想,商业化普及的挑战是取决于很多很多方面的,能不能卖出去是打问号的。

第三个维度就是科学问题,我觉得现在全固态就是一个科学问题,应该由科学家、研究所、高校带头研究很多很多事情,包括硫化物怎么制造,制造有非常大的挑战,它很大程度上是一个很严重的科学问题。

墨柯:您可能觉得固态电池的商业化应用可能还会往后拖?

杨红新:我不知道王总怎么想的,我的想法是,凡是说2030年的事情,就等于还很不确定,这是我的想法,因为未来十年会发生什么,不确定太大了,可能会走向半固态,但是能不能卖出去,我觉得是打问号,未来十年的主流还会是三元、铁锂、镍锰。这是我的观点,半固态技术上肯定可以实现,主要是解决商业化的问题。

墨柯:好的,谢谢杨总,最后请王瑀总说说。我们在座几个,可能王瑀总是最懂锂电池技术的专家,我估计这几位听到这话应该也不会有异议,我们请王总来说,刚才您的主题演讲是非常好的,把未来几年孚能科技的路线规划都说了一下。其实我想说,刚才您说的,您现在依然这么看吗?还是说再给我们补充一下?

王瑀:我今天讲的就是孚能未来五年的规划,像廖总说的一样,兼顾能量密度、安全、成本。针对不同的客户群,满足不同客户群的需求,这是我们五年之内的规划,当然这前期我们做了大量的工作。谈到固态电池,很有意思,固态电池的提出,最早是锂金属固态电池。

墨柯:您之前研究的也就是锂电金属嘛。

王瑀:对,我们当时也很纠结,怎么办?当时提出的方案,一种方案是固态电池彻底解决锂金属电池充电的问题;另外一种方式,我们用石墨加有理元的氧化物,走了另外一个捷径,这个捷径走到今天,固态电池到现在为止还没有突破出来,这个问题就像杨总刚才说的,是一个科学问题。

大家在锂电池行业最早的理解什么是固态电池,固态电池就是锂金属电池,用固态电解质才能做得到,但是我们偷梁换柱,现在我们遇到一些安全问题,为了满足整车厂的需求,打消他们的忧虑,现在我们把半固态引进到我们的体系当中去,短期内使整车厂能接受高能量密度对电池的安全性要求。

在手机行业也发生这个问题,过去手机召回,经常爆炸,能量密度越来越高,现在你们还会担心手机问题吗?可是现在我用的手机能量密度非常高,体积能量密度到了800多Wh/L。但是你们每个人都没有担心,为什么不担心?同样的电池,同样也是过去的体系,就是我们在各个方面都控制住了,使它的安全得到可控,大家就不再担心。

对孚能来说,我们现在要解决的就是目前的高能密度焦虑,像811,811是你不用半固态电池,针刺就是通不过,软包也通不过。但是用了孚能一代的半固态电池,全部刺透40毫米,35度,你可以拿在手里看,这就是区别。在我们整个安全方面,从电机方面、模组方面、系统方面、控制方面,全面地进行开发设计,使整车达到可控,同时要有预警系统。

半固态是不是未来的发展方向?肯定是发展方向,谁也不愿意在生产电池过程当中有隐患,用了半固态电池,你的工厂再不会出现起火的问题。终极目标还是要从材料本身去彻底解决这个问题,如果彻底解决不了这个问题的情况下,我们就用控制方法,从设计到生产到使用,然后到整车的工况的安全边界的监控,最后达到使电池做到安全。这就是我的一点粗浅的看法。

墨柯:孚能的半固态电池计划什么时候能够投入到应用?

王瑀:这个我们已经进入到量产阶段。

墨柯:我现在再稍微问细一点。一些电池路线的问题,也是呼应最近的一些热点,例如苹果,我们也知道苹果现在开始在考虑,苹果的用磷酸铁锂电池,这个是不是代表磷酸铁锂接下来的一段时间可能会更大量地应用在装机占比当中?我们也知道去年,包括今年的前几个月,整个电动汽车市场,铁锂电池的装机占比在40%左右,这个比例会不会再进一步地提升?如果磷酸铁锂在这个路线,在能量密度提高方面又是大概什么样的路径?像现在的磷酸锰铁锂是不是办法之一?

三元,我们最近也是有一个很关注的消息,就是LG已经要给特斯拉供应四元的电池了,这可能也是三元基础之上发展的一个方向,而且据了解,它的四元电池的镍可以到90%。其实我认为也是高镍化的方向。当然在国内主要还是以宁德时代811。当然镍可以更高,在高镍方面是一致的。

也想问问各位对四元方向是怎么看的?当然了,不仅仅是锂离子电池还是动力电池的路线,刚才也说了,钠离子电池,是不是也是可以考虑的方向?我想请各位专家随便挑一个,简单地来说一下,用简短的几句话来说。

王瑀:我觉得钠离子电池是非常好的突破,钠离子电池未来很重要的一点是钠的资源比较丰富、成本比较低,另外钠离子电池价格比较便宜,缺点是能量密度比较低。我估计威胁最大的就是磷酸铁锂市场,铅酸现在已经取得非常好的进展,我们非常高兴看到这一点。

第二点,我觉得目前的焦虑和成本方面都是短暂的,三元的优势,以及三元未来成本大幅度的下降,三元还会回到乘用车主流。我们希望用三元一半的体积、一半的重量,20分钟充满,释放30度电、50度电,满足需求,这是未来整个方向,人类社会发展还是要技术进步带动人类社会的发展。但是不是说磷酸铁锂就不应用了,因为磷酸铁锂市场很广,它有它独特的优势,在其他市场当中,三元可能没有这样的优势。

未来我们觉得811的安全也是完全可控的,但是现在我们还没有达到这个水平,从原材料开始,从电池制造到整车控制到预警,我们现在还做不到,但是未来一定可以做得到。

墨柯:您和廖总观点有一点是一致的,就是乘用车您还是看好三元。

王瑀:我觉得三元不是重点,因为它的能量密度跟汽油比太低了,我们还要找能量密度更低的正极材料。

墨柯:您对四元怎么看?

王瑀:四元都不是决定性的。当时我们拿镍酸锂,用针扎一下就会爆炸,实在不能用。现在我们所有材料上面都包裹很多东西,哪是三元,四元、五元、六元、七元、八元都有了,但是没有解决实际问题,性能还是一样,安全还是在那地方,容量还是那么高。

我希望找到一个四元材料,能量密度可以达到300Wh/kg,400Wh/kg,700Wh/kg。谁能把这个材料稳定下来,让它能够循环,那就是历史性的突破,对我们来说,我们可以说1000Wh/kg都不在话下,所以我觉得还是要有实质性的突破。

杨红新:钠电池我认为特别好,因为锂的资源非常受限,中国锂资源也非常匮乏,所以从战略上应该有一种,从原材料方面有一个解决的途径,但是在乘用车上,大规模应用钠离子电池的,至少这几年看,可能挑战还是非常大的,可能对于一些铅酸和一部分铁锂的替代,因为能量密度比较低嘛。

第二个方面是关于磷酸铁锂。

墨柯:你们铁锂主要针对什么市场?

杨红新:针对所有市场,低里程和高里程都覆盖。当然到600、700公里就比较困难了。现在有人挑战250Wh/kg,和我们原来认为的只能做到180Wh/kg,出现了一些认知上的变化。当然要遇到很多新的技术,比如负极要用大量的硅,要补锂,但是补锂,生产线会发生变化,整个生产线可量产性的挑战还是非常大的。所以,高能量密度,或者接近三元能量密度的量产化和工程化,还是需要观望的,但是技术方面是有办法实现的。

墨柯:怎么解决?

杨红新:就是负极加硅补锂。

墨柯:你们能量密度的目标呢?

杨红新:没有什么目标,没有那么绝对,现在还是工业化和技术和科学,三个层面的问题,科学层面能做到250Wh/kg,技术角度做到210Wh/kg,我们历史是不断进步的,以前磷酸铁锂才是130Wh/kg嘛,以后有机会突破这个技术。

四元,不好意思,误导大家,我们是国内第一个喊出四元这个名词的,我们只是让大家好记,区别四元,所以叫四元这个名字。

NCMA其实也有很多种技术路线,因为你可以做单晶的,也可以做多晶,也可以做七系,也可以做九系,但是NCMA的价值到底在哪里?我们也纠结了很长很长时间,其实和三元的差异不是很大,可能它的好处是当我们冲击更高能量密度的时候,比如超过90%镍的时候,怎么样结构更稳定。这跟锂的添加是有好处的。

LG目前走的就是高镍的NCMA的路线,我觉得这个选择是有它的一定道理的,但是它属于微创新,不是颠覆式创新,其实也可以用三元吧。大家不要特别地关注这种技术方向,这只是基于三元的一种改善性的技术路线。

墨柯:谢谢杨总,把三个问题都说了,谢谢。我们还是请郭总,您可以选择一个问题,也欢迎都说一下。

郭永胜:钠离子电池7月份会有一个发布,会有一个报道,在这里就不多说了。关于四元电池,刚才王总也说了,其实叫什么不重要,因为现在三元电池远不止三元,这个大家是共识。另外,关于现有的技术路线问题,像磷酸铁锂和三元,目前大家最常见到的就是这两种,而这两种也不是对立的关系,也不是铁锂要把三元干掉,各有各的市场,因为这个市场足够大。

另外,现在没有任何一种电池能够包揽所有的应用场景。不仅仅是锂电池了,像铅酸,其实锂电池的市场份额,现在刚刚超过铅酸的市场份额,前几年二次电池的市场,一直是铅酸占百分之七十多,现在好像还没有超过,基本上差不多,锂电在不断地渗透。但是真正具体到这个技术路线,大家可以大胆地想象一下,很多人说电池技术到天花板了,实际远没有到天花板。

我们整个市场的需求,无论是车的需求还是其他储能的需求,其实安全、能量密度这两者是肯定都要的,只是哪个先、哪个后,而且无论在哪个,安全一定是放在第一位的。

另外,刚才讨论的固态是解决安全的一种技术路线,但是安全刚才王董说了,电芯本身一定要安全,安全是一个系统的问题,尤其是制造,如果你这个电芯的一致性各方面做不好,你可能从生产出来就是一个带病的婴儿,那真正在市场上一定会出现安全问题。这个就是从材料、从电芯、从模组、从系统,最终这里面穿插着每一步都有一个制造,这里面是非常重要的一个方面。

另外一个就是能量密度,我再说一下能量密度,其实现在能量密度的限制根本是在材料,我们从2019年,宁德时代有四大创新体系,材料是排在第一位的,2019年底成立了我现在所在的单位,21世纪创新实验室,这个创新实验室就是专门针对材料的体系去创新,因为现在能量密度,它的瓶颈限制不在负极,是在正极,我们现在说的811也好,它的理论容量是270Wh/kg,石墨烯它的理论容量是370Wh/kg。如果你能开发一个正极材料,别说上千毫安时,如果能翻个倍,电芯的能量密度很快就提高了。正极材料有很多技术可以探索,这是我们21世纪创新实验室正在探索的。

徐小明:刚才我们大家都说得太专业了,我怕底下的观众听着睡觉,我想说一下钠离子电池的问题。

前面说了,不管是车用还是储能用,特别是储能用。澳大利亚属于五眼联盟,不光是五眼联盟,而且是反华急先锋,南美不用说了,南美一直是美国的后花园。所以,拉美地区从资源保障的角度考虑可以去发展一下,而且它最大的用途是在储能端。虽然它的能量密度可能会低一些,因为它的电压低,至少资源上,钠的资源是不缺的,钠离子电池在五年之后,会逐渐地配套成熟,因为它重构现有电池整个化学体系。

墨柯:您认为钠离子电池产业化体系建设是一个过程。

徐小明:五年算比较快的,因为所有材料都有重构,从整个国家能源保障,从地缘政治的角度,这个是非常有必要性的,电化学储能发展未来会变成一个很大的空间,当然不是现在,可能2025年之后,纳离子电池会发展起来。

廖振波:其实没有那么玄幻,我从汽车行业跨界到电池行业,我有对电池行业有深刻的认知的突变。

原来我在汽车行业的时候,我们汽车行业把电池行业认为是非常深奥,带有很强烈科学色彩的研究性的行业。但是我到了电池企业,我跟我的开发团队接触以后,我在开发电池的时候,我发现不是这样。

其实电池行业是非常简单的,就是在研发领域比较简单,它是一个试验科学,其实电池这个产业,这个行业有一百多年历史,比汽车行业更早。所以,对化学元素的组合,包括化学元素标里面,找高电位和低电位元素相匹配,使得它的电量、能量最大,这个事情研究了非常长的时间了。所以,它最后各种化学组合,强调的是试验的重复性,它的稳定性。

做电池这里面最重要的一块,电池开发的角度来说,至少是50%,甚至包括60%是在制造端,它的工艺,它的稳定性、它的材料,它的依附性。它跟汽车行业是两个概念。制造业里面,制造端的技术占到5%都不到,但是电池行业,制造端的技术占比是到60%。所以,你看到它的生产过程非常复杂。

为什么这么多人不愿意突破到全固态,甚至半固态?很重要的一点,其实我们的设备是要改造的。你们看看523的工厂和811的工厂,两回事,整个工厂的管理,技术设备要求、粉尘度的要求、湿度的要求天壤之别,投资差别也非常大。这方面阻碍了我们电池企业的技术发展,甚至生产改造。从这个角度来说,我从电池厂到汽车厂,我强烈呼吁尊重客户的选择。

汽车领域,全球每年新车投放量是多少呢?是七千万台车,中国是四千多万台车,有中国的电动汽车占全球的四分之一强,将近百分之八十是乘用车。汽车的需求量是非常巨大的,现在渗透率也就是5%左右吧,将来有这么大的市场,每年有两百万台的规模,要发展到两千万台整车需求,可想而知,这个乘用车的电动化的需求量,变化是多么大。所以,电池厂不应该回避这个整车厂的需求,一定要瞄准着整车企业乘用车需求讨论问题。

今天我们的话题是固态、半固态。我觉得全固态问题可以说是科学问题,也可以说是科学研究的问题,但是更多地也是一个工艺的问题,怎么样把它控制住,如果是全固态的时候,很自然的,刚才说到的实验室,王博士他们实际上是基于全固态金属锂,但是金属锂的情况下,资金问题解决不了,会有很大问题。

因此,在液态情况下是碳,按照目前半固态的角度来说,它不是全部改变,不像全固态一样,全固态实际上可以改变正极材料和负极材料。我们讲的,基于商业化,基于客户需求,能够实现安全性,但是能量密度是不会下降的。

我说的不会下降的基础是我们汽车企业需要811体系这样的能量密度,需要硅碳这样的负极和811体系组成的能量密度,这个能量密度能解决掉300Wh/kg的问题,但是为什么现在大家不敢推呢?是因为电池形态的问题,在圆柱形形态上来说,早就突破了300Wh/kg,因为它可以加硅,硅从负极材料上来说,它和碳相比是可以提高十倍的。目前的体系已经解决了能量密度的问题,但是解决不了安全性的问题。

半固态我说的是固液比例而言,我们叫它半固态,因为液态状态已经占比非常少了,从这个角度我去讲这个,而不是纯粹从化学体系去讲。因此,半固态基本上能解决安全性问题,同时又解决能量密度的问题。

我们讨论能量密度的时候,不能去讲,我能做到250Wh/kg还是260Wh/kg,整车企业不希望这样,整车企业真的是希望要在280Wh/kg以上。做到280Wh/kg以后,它从电池包的角度来说,或者是模组的角度来说,它的成组系数也是比较高的,它的成组系数远比目前的状态要高,因此,它的能量密度能保障,同时它的体积能量密度也是能保障的。

我们整车企业真的是需要高体积能量密度的电池,我的设计过程当中,我设计整车的时候,我们需要有布置,我们的坐姿要特别舒服,不能够因为底盘地板高,人的腿受到限制。所以,我们要求体积能量密度要比较高,固态电池甚至半固态电池就能解决这个问题,所以这么好的一件事情,但是在推动起来,刚才大家说了,推动起来是相当有难度的。

第二个问题,我自己觉得更要命的,因为即便是半固态,至少有10%到15%的工艺设备要改变,这种工艺设备的改变,这种生产产品的制造,设备的制造,其实没有哪个能照顾这个设备,会导致什么问题呢?设备的精度、可靠性,人们有担心,一旦产线生产合格率不高的话,成本是高的。

比如说同样是目前的设备成熟率、可靠性,包括效率如果是相同的情况下,很多专家都这么说,包括有些电池厂研究,行业里面20GWh,能做到20GWh的话,成本跟现在的成本是相当的.因为正极材料和负极材料基本上沿用目前的产业体系.

所以,半固态,我认为是要尽快地推动,因为我们整个产业链是成熟的,瓶颈在于电池厂的生产厂家找不到合适的工艺对应的设备。

刚才说的,工艺设备制造过程当中,它的复杂程度占到50%以上,所以实际上我们不是一个科学的问题,因为全球搞化学研究、体系研究的人太多了,当然制造环节要尽地能够适应,只要有小批量生产,慢慢地出现大批量生产,我相信这种切换速度是非常快的。电池厂不要有侥幸,一旦是固态电池哪一家,它的成本哪怕高20%,但是它能够批量生产。

当消费认为它是不会着火的车的时候,消费者一定会买安全性的汽车。生产企业、整车企业,目前是心有余悸地去生产纯电动车的,因为生怕会出这样的安全问题。一旦安全问题解决掉以后,这种安全性的电池,您知道它会发生什么状态?它会发生质变,它的这种增长的斜率会发生重大变化,对原来传统的,抱着传统业态电池的一些,反复跟大家说故事,“我只会冒烟不会着火的电池”这样的企业,它是颠覆性的。

钠离子电池来说,我觉得它是一个非常好的方向,但是它和汽车乘用车可能是两个方向,它会解决我们另外一部分出行的储能,包括出行方面的问题。现在一个是能量密度的问题,它解决不了,当然现在有改善了。就是它的循环寿命,从汽车行业来说,电池包的重组有1500圈就够了,甚至1000圈就够了,所以。三元电池里面,我们觉得是非常好的方向,至于三元、四元我觉得都不是主流,关键是镍钴锰。

墨柯:非常感谢廖总,说得非常精彩,也给电池厂提出比较明确的要求。

我想请各位只说一句话,就是我们在资源和原料大幅涨价的情况之下,你们认为2025年的动力电池的采购价格大概会是多少钱一度电?

廖振波:作为整车企业当然是越低越好,目前来说,从磷酸铁锂应该是在4毛5以下,在商业电池的话,811体系的话,希望能做到每度电650元以下。

我们汽车行业,电动车要大力发展的时候,一百美元一度电是能够普及的。现在看来,这个目标是能够实现的,希望电池企业不要有超额的利润,我们整车企业没有一家纯电动汽车企业是盈利的,但是我能看到这些上市公司的电池企业,没有一家不盈利的,所以,我呼吁我们电池厂真的要让利给整车企业。

徐小明:维持去年的判断,这一轮的涨价只是一个小小的涟漪而已,不会有大的波动。

郭永胜:我对价格问题不太研究。

杨红新:今年不能乱说了,去年开完会以后,原材料就涨了。今年我们的目标是努力达到整车厂的要求。不确定性太强了,我们不能乱说,因为未来几年都是供需不平衡的阶段,需求更大、供应不足,如果长期处于供应不足的状态的话,价格很难合理的。所以,我们整车需求、储能需求同时爆发式增长,给供应链的压力很大,我们要做的事是帮助供应链一起想办法去降成本,是解决它的供应瓶颈问题,这是我们汽车厂、电池厂一起要做的事情。

王瑀:客户的需求就是我们努力的方向,满足客户的需求是实现公司价值的唯一手段。整车厂需求是什么样,我们就努力满足,当然也需要整个产业链大家共同努力,要形成一个跟传统汽车产业链一样的共识。

汽车市场是一个非常大的市场,这个大的市场当中是不允许有个别厂有很高的利润的。那样最终的结果,整车厂会抛弃电池厂,电池厂同样也会抛弃垄断材料的材料厂。

源头的材料,比如镍钴等等,未来能满足客户需求的。出现这样的问题,电池厂就会重新选择新的材料技术,来达成满足整车厂的需求,当然这个需要时间。

人类社会发展也是这样,有了问题、有了挑战,才需要在座这些人找出解决的方案,把它解决掉,任何一项事情都不能阻碍人类社会的发展。

目前电池原材料成为制约产业发展的因素,解决方案无外乎两种:一个是政府出台政策,让企业降价;二是加价,保证市场稳定正常。后续大家一起努力,渡过这个难关,否则这个产业就没有了。

如果这个产业没有了,整个全世界碳达峰、碳排放的目标就实现不了,可能就会出新人类能源可持续发展的问题,这个方向一定下来,我觉得无论是政府还是整车厂,还是电池厂,大家最终都会达成一个平衡—使这个产业能够有序的发展下去。

墨柯:您也没有给一个准确的数字。

王瑀:根据廖总他们的价格来,以客户为中心。

廖振波:我的价格是波浪式的,现在电池厂家很强势,你看王总表面上说是以客户为中心,其实倒过来了,所以供给侧改革很重要。

墨柯:我相信他们其实心里面都有一个范围,我认为可能也不会有太多的变化,具体会下再找几位老总沟通。

蓝皮书论坛:燃料电池商业化,靠技术,还是靠政策?

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