中國(guó)電動(dòng)車發(fā)展即將邁入第十個(gè)年頭。作為電動(dòng)車心臟的動(dòng)力電池，其產(chǎn)業(yè)格局出現(xiàn)了冰火兩重天。

2017年全球動(dòng)力電池銷量第五、中國(guó)動(dòng)力電池銷量第三的深圳市沃特瑪電池有限公司其母公司堅(jiān)瑞沃能(300116.SZ)在4月初自爆20億元債務(wù)違約，整體債務(wù)高達(dá)221.38億元。除此之外，眾多中小動(dòng)力電池企業(yè)在成本壓力下紛紛倒閉。另一邊，2017年全球動(dòng)力電池銷量第一的寧德時(shí)代新能源科技有限公司(下稱CATL)在4月初成功過會(huì)，估值高達(dá)1300多億元。

除了內(nèi)部洗牌局面外，在全球市場(chǎng)日韓企業(yè)群強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)格局里，中國(guó)新能源車的競(jìng)爭(zhēng)力如何?是否有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)彎道超車?近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高接受記者專訪，表示中國(guó)電動(dòng)車技術(shù)底線已經(jīng)構(gòu)成。退可有磷酸鐵鋰電池保底，進(jìn)亦有新一代鋰離子動(dòng)力電池。

中國(guó)動(dòng)力電池的攻與守

記者：動(dòng)力電池在中國(guó)發(fā)展路線是怎樣的?

歐陽(yáng)明高：十一五重點(diǎn)發(fā)展了磷酸鐵鋰鋰正極離子電池，十二五重點(diǎn)發(fā)展了三元正極鋰離子電池，十三五正在重點(diǎn)研發(fā)高鎳三元正極+硅碳負(fù)極鋰離子電池。

記者：國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池的研究是否成熟?三元鋰電池與磷酸鐵鋰相比，優(yōu)劣勢(shì)有哪些?

歐陽(yáng)明高：磷酸鐵鋰電池是電動(dòng)汽車革命的技術(shù)底線。雖然比容量低于三元鋰電池，但磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟，材料豐富、成本可控，安全性高。目前先進(jìn)的磷酸鐵鋰電池，已在騰勢(shì)電動(dòng)轎車上實(shí)現(xiàn)500公里續(xù)駛里程，兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。

磷酸鐵鋰和三元是鋰電池不同的正極材料。三元鋰電池實(shí)現(xiàn)了更高比能量，但仍存在安全性，原材料成本，使用壽命等問題。技術(shù)門檻的提高是為了鼓勵(lì)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)鋰離子電池的安全性要求也更高。

記者：三元鋰電池現(xiàn)在被認(rèn)為是一條主流的動(dòng)力電池路線，許多企業(yè)轉(zhuǎn)向能量密度更高、技術(shù)更為復(fù)雜的三元?jiǎng)恿﹄姵厣a(chǎn)，中國(guó)三元鋰電池的技術(shù)現(xiàn)狀如何?難點(diǎn)在哪里?

歐陽(yáng)明高：目前研發(fā)中電池樣品比能量可以達(dá)到300瓦時(shí)/公斤的是三元NCM811+硅碳負(fù)極鋰離子電池，但安全性尤其是過充安全性挑戰(zhàn)大。在2020年，811正極、硅碳負(fù)極、液態(tài)電解質(zhì)的組合可能會(huì)成為主流產(chǎn)品(也有些日韓電池專家認(rèn)為從性能綜合平衡的角度看622正極或許會(huì)是更好的選擇)。

產(chǎn)業(yè)化三元軟包電池在2020年達(dá)到300瓦時(shí)/公斤的目標(biāo)并不是難題。核心在于一旦產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)落實(shí)，原材料、生產(chǎn)工藝等能否滿足需求。811鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化后，受限于正極材料。從產(chǎn)業(yè)化角度看，比能量實(shí)現(xiàn)350瓦時(shí)/公斤將非常困難。

記者：高鎳化是發(fā)展趨勢(shì)嗎?

歐陽(yáng)明高：高鎳化目前是一種趨勢(shì)，主要是降低對(duì)鈷的依賴，從而使成本可控。對(duì)鈷的使用量下降是一種必然趨勢(shì)。

記者：中國(guó)會(huì)跟隨日本松下的發(fā)展路線嗎?例如發(fā)展圓柱18650的811鋰電池。

歐陽(yáng)明高：松下的18650因?yàn)槿萘啃?，更容易?shí)現(xiàn)高比能量指標(biāo)。小電池可以避免體積放大后出現(xiàn)的材料不均勻、極化等問題。但因?yàn)殡娊庖喝菀赘?，所以使用壽命相?duì)較短。但中國(guó)不會(huì)盲目跟從松下的研究路徑，選擇材料也不一樣。我國(guó)是鎳鈷錳，松下是鎳鈷鋁。鎳鈷鋁的安全性不好控制，錳相對(duì)更穩(wěn)定。

記者：鋰離子電池是否會(huì)是中期的主流路線?

歐陽(yáng)明高：鋰離子電池一直會(huì)是中期主要產(chǎn)品，不會(huì)輕易被顛覆。但正、負(fù)極和電解液都可能發(fā)生變化。另外，鋰空氣、鋰硫等因?yàn)槌錆M不確定性，在車用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化前景還有待觀察。

中國(guó)鋰電技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)

記者：目前全球鋰電，中日韓三國(guó)掌握話語權(quán)，是如何形成這樣局面的?

歐陽(yáng)明高：主要是因?yàn)橹腥枕n三國(guó)都有鋰電池的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，日韓自不必說，中國(guó)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)始自手機(jī)電池。當(dāng)鋰電池技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，全球大部分車企都在研究燃料電池，并不看好動(dòng)力電池的前景。中國(guó)剛開始也在以研究燃料電池為主，但因?yàn)闆]有燃料電池相關(guān)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料和膜電極與美國(guó)日本存在較大差距。后來反復(fù)比較國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和交通體系特點(diǎn)，提出以鋰電先行為特征的“純電驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略，才最終與日韓處于同一陣營(yíng)，并且在新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化方面走在世界前列。

歐美現(xiàn)在很難出現(xiàn)大型的鋰電企業(yè)，主要就是因?yàn)槠鸩酵恚a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。

記者：為什么說中國(guó)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和交通體系有利于鋰電發(fā)展?

歐陽(yáng)明高：日本豐田一直在燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展混合動(dòng)力，當(dāng)時(shí)在制定我國(guó)的新能源汽車的前兩個(gè)五年計(jì)劃，也跟蹤豐田將混合動(dòng)力作為發(fā)展的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)骨干車企投入大量力量進(jìn)行混動(dòng)的研發(fā)。到2008年，國(guó)產(chǎn)混動(dòng)車，尤其是混合動(dòng)力轎車的示范運(yùn)行效果不太理想。

與此同時(shí)，鋰離子電池技術(shù)在2007年以后取得了突破性進(jìn)展，短時(shí)期內(nèi)取代了鎳氫電池，使發(fā)展純電動(dòng)成為可能。豐田從混動(dòng)到燃料電池，其實(shí)都是為了提升技術(shù)門檻，確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

中國(guó)的交通體系具有電動(dòng)化基礎(chǔ)，高鐵、電動(dòng)自行車、電動(dòng)公共交通等已經(jīng)使中國(guó)社會(huì)形成電動(dòng)化出行的特色。同時(shí)純電動(dòng)車集成技術(shù)難度相對(duì)較小，所以中國(guó)適合搞純電。技術(shù)突破和應(yīng)用場(chǎng)景貼合，這是純電獲得快速發(fā)展的主要原因。

記者：中國(guó)的鋰電人才儲(chǔ)備和研究在世界上是什么水平?

歐陽(yáng)明高：我看過一個(gè)資料，過去10年全球有關(guān)材料研究的國(guó)際論文約100萬篇，中國(guó)大陸和中國(guó)臺(tái)灣占40%，中國(guó)大陸比美國(guó)多一倍，而材料研究中有相當(dāng)一部分是與電池相關(guān)的。在美國(guó)研究電池的大部分也是華人。我國(guó)的鋰電后備人才和研究潛力巨大。

記者：中國(guó)鋰電的高端產(chǎn)能是否不足?

歐陽(yáng)明高：高端產(chǎn)能是中國(guó)各行業(yè)都面臨的共性問題。但中國(guó)電池行業(yè)的高端人才比例高，技術(shù)創(chuàng)新活躍。例如寧德時(shí)代的年產(chǎn)值200億，有100多個(gè)博士。而對(duì)比國(guó)內(nèi)有的車企，5000億的年產(chǎn)值只有50個(gè)。如此高的人才結(jié)構(gòu)和比例與其他行業(yè)是完全不一樣的。

記者：目前國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)一致性較低，是否會(huì)出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?

歐陽(yáng)明高：中國(guó)的鋰電池標(biāo)準(zhǔn)制定了嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，有明確指標(biāo)。而日前通過的鋰電池國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)就采用了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。鋰電池的安全性和比能量是一對(duì)矛盾。隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展，鋰電池企業(yè)會(huì)通過提升比能量指標(biāo)提高技術(shù)門檻。比能量是一個(gè)調(diào)節(jié)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)變化的重要有效的指揮棒，市場(chǎng)中低端產(chǎn)能肯定將被淘汰。

記者：寧德時(shí)代獲得了大眾、奔馳的全球性訂購(gòu)大單，并且是以高出LG6%的價(jià)格。這些國(guó)外車企為何原意以較高價(jià)格購(gòu)買中國(guó)動(dòng)力電池?

歐陽(yáng)明高：首先，寧德時(shí)代的產(chǎn)品質(zhì)量與LG相當(dāng)，甚至有時(shí)會(huì)優(yōu)于LG;其次，歐洲沒有大型的鋰電廠商;第三，中國(guó)是這些車企的最大單一市場(chǎng)，比如占大眾全球銷量的40%;最后，中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的完整度比韓國(guó)完善，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿σ哺哂陧n國(guó)。

下一代電池誰能破局

記者：目前最熱門的三元正極材料是富鋰錳基，為什么它成為熱點(diǎn)，存在哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

歐陽(yáng)明高：富鋰錳基做正極材料，是當(dāng)今全球的研究熱點(diǎn)。富鋰正極材料理論放電比容量高，可以達(dá)到400mAh/g以上，電池比能量可以達(dá)到400瓦時(shí)/公斤以上。同時(shí)，可以降低對(duì)鈷和鎳的依賴，降低成本，尤其是鈷。近期，北大的夏定國(guó)教授在實(shí)驗(yàn)室中合成了400mAh/g的正極，但是富鋰錳基電池壽命比較短。

現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)做出300瓦時(shí)/公斤的富鋰錳基鋰電池，但壽命幾百次，還不能滿足車用要求，需要繼續(xù)努力。富鋰錳基自身電壓衰減較快，在材料上需要尋求改進(jìn)。其次，需要為富鋰錳基匹配電壓范圍更寬的電解質(zhì)，比如固態(tài)。

記者：富鋰錳基產(chǎn)業(yè)化是否有時(shí)間表?

歐陽(yáng)明高：在國(guó)家專項(xiàng)中，到2020年要實(shí)現(xiàn)811三元鋰電池的產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)間段，富鋰錳基繼續(xù)深入基礎(chǔ)研究，因?yàn)橄嚓P(guān)項(xiàng)目還未結(jié)題，目前無法得出實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，爭(zhēng)取2025年左右。

屆時(shí)被寄予厚望的富鋰材料鋰電池中綜合對(duì)比應(yīng)與811相當(dāng)，甚至更優(yōu)，比能量應(yīng)該高于811，耐久性是對(duì)比的關(guān)鍵因素。如果能夠成功提升耐久性，富鋰材料將會(huì)成為鋰電池新型可產(chǎn)業(yè)化的正極材料。

記者：大車企將固態(tài)和全固態(tài)電池列為下一步研發(fā)重點(diǎn)，研發(fā)難點(diǎn)在哪里?

歐陽(yáng)明高：雖然固態(tài)電解質(zhì)的研究已經(jīng)是熱點(diǎn)，但要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池，核心是解決固體與固體的界面問題，目前仍需要添加液態(tài)電解質(zhì)。未來5到10年，液體電解質(zhì)比重將逐步減少，呈現(xiàn)由部分固態(tài)到半固態(tài)并向全固態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)。屆時(shí)即使無法實(shí)現(xiàn)全固態(tài)，但也會(huì)接近全固態(tài)。

一旦全固態(tài)研制成功，不僅有較高的安全性，還將徹底改變電池的做法。因?yàn)楣虘B(tài)解決了液態(tài)電池短路問題，從而可將電池進(jìn)行內(nèi)部串聯(lián)以提升比能量。目前應(yīng)該在保證耐久性的前提下，盡可能提升比能量，且固態(tài)電池還具有快充的潛力。我國(guó)不少相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在研究固態(tài)鋰電池技術(shù)。

記者：日本在固態(tài)電池等領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和規(guī)劃如何?

歐陽(yáng)明高：日本豐田對(duì)外展示過固態(tài)鋰離子電池，他們宣稱在2022或2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但比能量還沒提升，所以產(chǎn)業(yè)化后比能量也不會(huì)太高。

燃料電池能替代鋰電池嗎?

記者：從純電再回到燃料電池，目前這種電池發(fā)展的主要問題是什么?

歐陽(yáng)明高：我國(guó)的燃料電池研究取得很大進(jìn)步，燃料電池汽車在局部市場(chǎng)已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化。燃料電池系統(tǒng)性能優(yōu)化，大概在2025年技術(shù)將能夠相對(duì)成熟，如果實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，成本也將下降。

當(dāng)前，更應(yīng)當(dāng)重視的問題是氫能技術(shù)，即前端的氫燃料，比如制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、壓縮等環(huán)節(jié)。目前大家都只關(guān)注到燃料電池系統(tǒng)本身。但與氫相關(guān)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施并不理想。比如，車載儲(chǔ)氫技術(shù)存在以下問題：碳纖維成本高、儲(chǔ)氫重量比較低、能量損失比較大。所以，關(guān)鍵是要加深對(duì)氫能相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

記者：燃料電池補(bǔ)貼沒有減少，是否決策者認(rèn)為燃料電池發(fā)展更具有現(xiàn)實(shí)性?

歐陽(yáng)明高：從國(guó)家整個(gè)能源系統(tǒng)來看(不能僅從車用角度)，氫能燃料電池技術(shù)確實(shí)需要加快發(fā)展，這符合我國(guó)能源革命的需要。如果對(duì)能量要求達(dá)到一定程度，鋰電池就無法滿足。

但我也不同意氫是“終極能源”和氫能燃料電池車是“終極環(huán)保車”的說法。氫和電都是能源載體，并無“終極”之說。小型轎車對(duì)能量要求較低，鋰電池可能發(fā)揮更大作用。所以，就新能源汽車而言，燃電與純電將來會(huì)是共生共存。

記者：對(duì)于乘用車而言，未來燃料電池和純電動(dòng)的成本平衡點(diǎn)在哪里?

歐陽(yáng)明高：有研究認(rèn)為到2025年，對(duì)于中級(jí)以上轎車而言350公里里程可能會(huì)成為選擇燃料電池車和電池電動(dòng)車的平衡點(diǎn)。里程超過350公里，燃料電池成本更好;350公里以內(nèi)，鋰電池優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。

現(xiàn)在我國(guó)發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)路完全可以滿足民眾長(zhǎng)途出行，所以對(duì)超長(zhǎng)續(xù)航里程電動(dòng)車的續(xù)期并不多。未來氫能源發(fā)展到一定程度，可以將燃料電池作為鋰離子電池的增程器，通過電電混合來增加里程，并減少電池用量。