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杨裕生:电动车技术与动力锂电池

作者:  来源:  发布日期:2012-09-03 访问量:

【导读】:5月23日,第四届华南锂电(国际)高层技术论坛今日在深圳会展中心开幕。本次大会以“动力2009——动力电池、3G高容电池、上网本电池”为主题,来自全国锂电行业的数百名专家、企业高层出席了本次论坛,并就锂电行业如何应对金融危机,发掘新市场、新机会、把握行业热点及发展趋势展开讨论。下面是中国工程院院士杨裕生关于“电动车技术与动力锂电池”的演讲。

5月23日,第四届华南锂电(国际)高层技术论坛今日在深圳会展中心开幕。本次大会以“动力2009——动力电池、3G高容电池、上网本电池”为主题,来自全国锂电行业的数百名专家、企业高层出席了本次论坛,并就锂电行业如何应对金融危机,发掘新市场、新机会、把握行业热点及发展趋势展开讨论。

    以下为中国工程院院士杨裕生演讲的文字实录: 

    主持人:女士们、先生们,今天我很荣幸在这里看到大家,因为这里有不少的海外嘉宾,所以有的嘉宾是用英文来讲的。

    第一,我们这个会议是双语的,是英文和中文两个语言都可以。第二是对所有参加的会议的人能够把手机调到静音,这样不影响我们的讲座。第三是对于讲演的人希望你们把时间限制在20分钟,这样就议程就可以顺利进行了。第四,有些讲演者可能是希望不要拍照,这种情况下希望大家能够遵守他的意愿,如果你牌照的话希望不要闪光灯。如果有问题的话请举手,我们工作人员会把话筒递给你。首先有请杨裕生院士给我们讲演,他是工程院院士,他毕业于1952年浙江大学,他在各个地方都有研究,尤其是核工业方面得到了很多的奖项,比如国家发明奖和国家进步奖和全军科技进步奖项,有请杨院士。

    杨裕生:谢谢薛博士的介绍。我想我们在过去的15年左右,锂离子电池对于我们全世界的电芯技术的产业推动做了很大的贡献,今天我想给大家介绍的是《电动技术产业与动力锂电池》。

    第一,发展电动车很必要,也可行。要减轻城市的空气污染。石油现在很紧缺,石油现在有一半是从国外进口,牵涉到我们的能源安全问题。减少二氧化碳排放,缓解温室效应。今年汽车的销售量可能要接近1000万辆,因为第一季度已经260多万辆了,所以发展电动车是刻不容缓的。

动力型蓄电池进步很快,在2008年北京的奥运会和残奥会上,我们资助研发的595辆新能源车辆,其中电动车占了大部分,尤其是在会上有55辆大客车是锰酸锂和磷酸铁锂为正极的动力型锂电池。现在北京、杭州、上海等城市进行纯电动车公交车的行驶,电池的能量、寿命、性价比在不断提高。电池的技术还在不断地进步,材料的纳米化,提高比功率,国产隔膜出来了,价格比较低,电池生产向半自动化前进,可靠性、一致性都在提高。电源的管理和控制系统改进提高了安全性和循环寿命,所以在我们国家动力锂电池大发展的条件已经基本具备,现在国内外纷纷投巨资于动力锂离子电池。

    第二,哪一种电动车应该优先发展?客车、轿车、自行车、摩托车都应该电动化,纯电动自行车在压制之下自发地蓬勃发展,什么叫“压制”,就是不让上牌照的情况下自发发展起来了,现在全国是每年1900万辆电动自行车的产量,全国拥有量已经接近1亿。在这么大好的形势之下,现在电动自行车已经能够上路,很多城市已经开禁了。摩托车的电动化已经启动,正在有序地推进,但是汽车选择什么样的车种优先发展还有着不同的认识和估计。

    现在有四种电动车,一种是油电混合车,实际上是用油,省油不多,价格不低,因为他有两套东西。在西方国家有强大的油机车工业,扔不得。所以在油机车的基础上加强电动的系统。现在我国的油电混合电动公交车比同类型的公交车要贵得多,所以油电混合电动车也只是目前作为一个过渡性的一个车种来发展。

    第二是外充电式的混合电动车,这是美国提出来的plug—in。这种车是在停止的时候可以充电,行驶当中可以用油来辅助电动,它是两个系统,结构很复杂控制系统也很复杂,所以价格比较贵。这两种混合电动车在动力电池比能量没有大幅度提高之前,对于长途行驶这种过渡性的车种还是有它的价值。

    第三种是燃料电池电动车,美国的“氢经济”论造成了错觉和误解,燃料电池在近期、中期不可能大发展,不可能大发展的理由是价格贵、第二是系统复杂维护困难,第三是寿命不够长,第四是氢的储运有难题,第五是电、氢、电转换效率低,最后一个是铂的资源不够用,一辆车至少要有20克铂,而我们国家年产只有4吨的铂。其他的化工和手工都不用的话,也只能够解决80万辆的车种,所以我比较成“黄金宝剑”非常显亮,但是中看不中用。远期来看这个技术要怎么发展,要看上面讲的六个问题解决得如何。

    第四种是纯电动车,我觉得应该优先发展,他不用油适合我国缺油的国情,8—13度电可以行驶百公里,比亚迪他的车是15—16度电行驶100公里。另外是结构简单,无油路、水路、气路,使用维修方便,节省材料和能量。

    锂离子电池突出了纯电动车的优势,既可以按照美、坐车的理念发展高档车,更要按照中国的国情和新的理念来发展普及车。最近出现一种双充式的纯电动车这也是很值得注意的一种纯电动车。纯电动车可以替代的油我简单算了一下账,每辆轿车充电7个小时得14度电可以行驶一百多公里,可以顶替10升油,按照这样的话1千万辆轿车每天可以省下10万吨汽油,一年就是3600万吨,如果公交车也是用纯电动车也能够省这么多的油,还有其他的一些车辆,加上电动自行车、电动摩托车、未来每年在我们国家用电来代替亿吨油是完全有可能的。

    第三,“电动技术产业”的概念。以电动车的生产、运行为核心的高技术产业群,这样的一个产业群包括电动车、电动机、电控系统,动力电池、电源管理、能量回收,还有正极材料、负极材料、电解液、膜的制作工艺。还有电池回收、电池复用、资源再生,最后油供电系统、充电设施、充电服务。整个这样的一个电动汽车的产业年产500万辆占了现在国家的一半左右,产值达到了1万亿,维持几千万辆电动车的运行,也产生了上千亿。可以设想一个发展的路线图,2010、2015、2020、2030年可以有不同的产量和保有量。

    关于锂资源的问题,因为要大量地发展电动车,锂的消化量很大,根据郑院士提供的资料,我们现在已经查勘的锂的储量已经计算是383万吨,主要在四川、江西、新疆、河南、青海、西藏这些地方,特别是青海。383万吨锂相当于碳酸锂2千多万吨,如果轿车以每年6万吨消耗碳酸锂的销量的话,可以用300多年。最近江西宜春原来勘探的储量是23万吨,最近这几年的工作已经探明了110万吨,是一个非常大的储量。另外锂电池里面的锂可以回收再用,还有海水里面含有非常大量的锂,虽然海水锂的溶度不是很高,每升0.15克,但是整个海水量很大,今后可以把这个锂综合利用在聚电反应发电。

    我们电池是电动技术产业的核心产品,价格要不断地降低,每1度电2000元,寿命2000次以上,这样电池的折旧费很便宜,行驶的消耗每一公里大概只需要1钱,这样比汽车的消耗低得多。

    第四“电动技术产业”的路径,中国怎么样发展还是一个探索的问题,“十一”我们搞“三纵三横”的把燃料电池作为重点发展。“十一五”提出“十城千辆”以混合电动车为主,采取的办法是“先难后易先大后小”,“十二五”到底应该怎么走?

动力电池市场如何培育?因为动力电池要做大做强才能够降低价格,但是谁来买?政府怎么样出台一些有益的政策。

    如何解决用户的顾虑?用户能够放心买车才能形成市场,用户的担心是车的价格高、维修不方便、电池寿命短、充电有困难。所以牵涉到电池组的运营模式,这是各方面利益的焦点。

    提出了一些思考,第一个问题,我们国家的纯电动车应该先做微小型的四轮车、电动摩托车,应该先小后大、先易后难、先低后高,要吸取电动自行车的教训,政府要引导、鼓励和帮助,这样才能在耗电少、电池少的上面这些小车上面做成价格比较低的车子,和我们国家当前的消费水平相当,使群众能买得起,这样用户才能多。同时电池厂的风险也会比较小。

 

    集团用车电动化也很便利,出租车、机构用车这样可以发展快、节油、减排的潜力大,而且电池可以集中管理、集中充电,另外是摩托车应该加速电动化,他数量太大了,污染很严重,耗油大,所以节能箭牌的潜力很大。

    电从何处来?直接用电网的“谷电”,电网8亿千瓦,夜间“积压”一半,用力充电的时候是为他们分散这个峰谷,如果用1亿千瓦充电可以给2千万辆的电动车充电,不用增加发电的设备。还有风电,我们国家很多的是夜里风大白天风小,夜里的电网确实是不欢迎这样的电,所以能够用来给电动车充电。核电,他要求稳态运行,功率不能调的,夜里核电也是过剩的。所以用电动车通过夜里充电,实际上是用掉了核电和风电,而不是增加了煤的消耗。

    电池组的“延寿”与降价,目前成本下降的关键还是在材料,电池的寿命如果过长,他的设计使用的成本也是降低的,我们这里举了一个例子,如果一辆公交车电池是需要200度电,行驶200公里,电池的单价差不多是3千块钱一度电,总价格在60万。所以循环寿命1千次,可以行驶20万公里,每公里的成本是3块,这样可以和现在用油的成本差不了多少。所以循环寿命非常重要,这里指的“循环寿命”是指电池组而不是单节电池,现在这个问题一定要说清楚,我也希望我们的企业能够不要单指电池的单体寿命,而是要考虑电池组的寿命。

    电池组的寿命包括电池的一致性,电源管理系统,这是电池厂的问题。还有电池怎么样正确的充电、合理的使用,这是车主的问题。怎么把这几方面的责任能够统一起来,尤其是充电的责任现在应该谁来负责?所以有一个创新的机制是组成一个充电的运营公司,买车的他人不买电池,而是租换电池,由电池厂、电网、车场组成运营公司,这在江苏无锡对于电动自行车已经在这样做了,据说效果还是不错的。是不是这样的一个模式是不是可以运用到电动汽车的发展上来。有关方能够负起责任,同时政府给什么样的政策来鼓励。另外也可以由用户自己充电,停车场充电多种方式互补、竞争。

    第五,扶植“电动技术产业”的政策。这个政策非常重要,政府要规划一个电动汽车产业的发展来加大领导,加大优惠力度鼓励动力电池企业出产优秀的电池。要普及电费的分时计价,并且拉开峰谷电价的差距,要发展多种方便用户的充电服务,电力部门应该参与。不断深化燃油的税费改革,大力“限油”,我们国家现在的油还是很便宜的。政府想要振兴汽车产业,我觉得应该主要考虑内资的电动汽车,而不是要给国营汽车,他们已经很有市场了。

谢谢大家!

主持人:有没有问题?

【现场提问】杨老师您好!刚才您谈到了应该鼓励发展纯电动车,我有一个问题,刚才您谈到的锂资源可以用到330多年,我想问一下发展纯电动车您认为除了锂资源之外其他的资源是怎样的?我们知道做动力电池还需要其他的材料做,这些资源的枯竭度是否比石油慢?第二,纯动力电池我们需要晚上充电,我们知道目前的大中城市处于相对缺电的状态,我们更多地要提倡太阳能和风电,但是目前更多地是用水和煤发电。动力电池解决了汽车在路上行驶的污染问题,如果捧到纯动力电池的话我们在能源上巨大的消耗,比如做一些石墨化的材料和其他的能源的消耗,这些所带来的污染问题您认为比汽车在路上跑带来的污染问题要小吗?谢谢! 

杨裕生:你的第一个问题是关于除了锂之外的其他的资源够不够的问题。根据我现在的理解,我们正极材料、负极材料、电解液这些资源都是比较丰富的,应该不成问题。第二个问题是关于其他的锂电池和使用过程当中是不是也造成很大的污染问题。这些污染当然是要治理的,不允许在发展产业当中产生污染,但是它是可以集中治理的,不像汽车满地跑排出来的二氧化碳等等他是很难治理的,污染的形式和治理的方式完全不可同日而语。

 


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