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2020泰达汽车论坛 | 长安邓承浩:从车企视角看动力电池技术发展路线

时间:2020-09-07 10:32:43|来源:|编辑:网络|点击:

9月4日-6日,由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会以及中国汽车报社共同主办的第十六届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛隆重召开。9月6日,在以“动力电池竞争格局之变”为主题的第一会场中,长安新能源汽车科技有限公司动力开发副总经理邓承浩发表了精彩演讲。

以下内容为现场演讲实录:

尊敬的各位领导,各位专家,各位行业同仁,大家好!我是来自重庆长安新能源汽车科技有限公司的邓承浩,很高兴今天给大家做这个分享。

我在长安汽车主要负责动力系统的开发。所以说我今天主要站在整车的视角分享一下我对动力电池技术路线的一些思考。主要分为三个部分:第一个部分,我想来回顾一下过去十年动力电池技术取得的一些进展;第二个部分,我想站在整车的角度分享一下,由于我们电池的引入,给我们用户在使用电动汽车过程中带来的一些痛点;第三个部分介绍一下基于整车的角度,我们对于动力电池未来关键技术路线的一些思考。

首先来看第一个部分,在过去的十年,电动化不可逆转。在2019年,全球新能源汽车的产销已经达到了221万辆,市场渗透率达到了2.5%,累计产销已经突破了700万辆。

中国目前已经成为全球最大的新能源汽车市场,2019年我们的销量超过了120万辆,截止到今年6月,新能源汽车的累计销量已经超过450万辆。

我们在2012年发布了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,当时我们规划到2020年,我们新能源汽车的累计销量要达到500万辆,目前来看,今年可以达到目标的要求,这是因为我们在全球最早把新能源、把纯电驱动定义为我们的战略,我们在新能源领域也获得了先发的优势。

在过去十年,由于我们国家果断确定了纯电驱动的技术路线,我们在市场端电动化也在提速,我们整个电动汽车的产销量也是全球最大的。

 在过去十年,我们动力电池的技术也取得了突飞猛进的进步。我主要从四个方面讲:

第一个方面是我们的业布局日趋完善。我们无论从上游还是中游、下游以及售后服务,在过去十年都涌现出了非常多优秀的企业,我们动力电池的产销规模也持续扩大。2019年中国动力电池的装机量达到了62.4GWh,达到了全球的50%以上。此外,我们也形成了圆柱形、方型、软包以及多种材料体系的动力电池产品。

我们动力电池的结构也非常合理,技术路线在过去十年也取得了非常大的进步,从几个维度来讲:首先来看动力电池最重要的能量密度。我们从2015年的单体能量密度160瓦时/公斤提升到现在300瓦时/公斤,这给我们带来最直观的收益是我们电动汽车的续驶里程从200公里提升到现在的600公里左右。

从集成方式来看,过去十年也有很多的变化。我们从最开始的非标准的模组到后来标准模组,今天我们在走大模组甚至巨模组化,这让我们动力电池的集成效率得到了明显提升,从早期的百分之五六十提升到现在的百分之七八十。

电池的寿命在过去十年也有非常明显的进步。我们从最开始很难达成8年12万公里的质保到现在有6年60万、8年80万TO B端的产品,以及终身质保的TO  C段的产品,应该讲,动力电池在寿命方面衰减方面已经取得了明显的进步。

最近我们也跟踪了一些长安投放的电动汽车产品,我们发现这些年投放的电动汽车20-30万公里的里程之后,容量衰减率基本小于5%,可见我们整个动力电池的衰减问题已经基本得到了解决。

第二部分,回看一下由于电池的引入,给我们电动汽车带来的一些痛点。

我们来看,用户在买新能源汽车的时候究竟担心什么。我们做了一些市场调研,实际上目前很多燃油车用户或者还没有买过车的用户在买车的时候对电动汽车还是有非常多的顾虑,主要有六个方面的顾虑:一是续驶里程短,二是充电比较慢,三是衰减比较快,四是电动汽车售价高,五是电动汽车安全性不及燃油车,第六是残值比较低。由于这六大痛点,让很多用户在选了时候最终放弃了我们的电动汽车,转向燃油汽车。这些背后的原因是什么?我们来看一下。

首先是续驶里程短,主要还是受电池能量密度的影响,目前我们的三元锂电池能量密度300瓦时/公斤,已经接近了物理极限,未来想再持续提升续驶里程,其实难度越来越大。

第二就是充电慢,主要是整个的三元材料的充电倍率的限制。我们从早期1C的充电到1.6C、2.2C的充电,基本上实现了“充电十分钟,续航百公里”,但是我们如果想再持续提升充电的速度,想要接近燃油车加油速度是非常难的。

第三就是衰减快,虽然说这些年电动汽车的电池衰减问题已经明显好转,但是衰减仍然是锂电池的固有特性。在长时间使用之后,仍然存在着衰减的问题。

第四个就是售价高。由于电池的成本比较高,当然这几年电池的成本已经有了明显的改善,从最开始超过1元/瓦时,到现在大概0.5-0.6元/瓦时,但是电池的成本仍然占我们整车成本的30%-40%,导致我们电动汽车比同规格的燃油车还是要贵不少。

第五个就是安全性差。由于三元锂电池材料体系的热稳定性差,大概200度左右,我们的材料体系就会分解或者发生反应,而且一旦电芯热失控后,排气量非常大,而且温度很大,有可能引发一些连锁的负反应,让我们电动汽车的安全问题也是大家非常担心的话题。

最后就是残值低。这是因为我们用户在做二手车交易的时候,很难准确判断电池的性能,不知道这个电池的寿命怎么样,不知道这个电池的性能怎么样,有担忧,导致我们买方和卖方很难在电动汽车二手车的价格上达成一致,导致我们的残值差,二手车不好卖。这几个问题共同导致了我们用户对电动汽车还是比较担心。

第三个部分,基于这些问题,我想讲一讲我们长安汽车在动力电池关键技术的一些思考。

首先针对电池的痛点,我们有些什么样的解决办法。

电动汽车由于电池的引入,增加了诸多痛点,但是消费者对于电动汽车的信任实际上是没有任何变化的,因为我们的用户是以燃油车为锚点的,他希望我们的电动汽车必须要达到燃油车的性能水平,那我们怎么办呢?我认为主要有三条路径:

第一条路径就是在当前我们电池技术路线的基础上,把电池做得更好。通过电池集成水平的提升和电池管理水平的提升,让我们的电池更加满足消费者的需求,来缓解我们的痛点。

第二条路径就是我们把电池做得更小一些,不要把电池做得越来越大。这就涉及到一些新的技术路线,比如混合动力、插电式混合动力以及燃料电池技术路线,把我们的电池做小。

第三条路径就是革新电池。比如说我们把今天三元的液态电池换成固态电池,来提升一些性能。

我们来看一下这三条技术路线,实际上在革新电池方面,我们认为短期之内,我们还很难真正实现商业化。在做小电池方面,实际上整车技术路线有些思考,我认为我们的电池人要想的  是怎么去做好电池,让电池更好的满足我们消费者的需求。也正是基于此,长安也正围绕着如何做好电池来积极打造“电池管家”这么一个服务品牌。

 所谓“电池管家”,是指我们长安自己并不做电芯,但是我们把电芯管理到极致好的水平,主要有“长安超快”四个特征,所谓“长安超快”就是长寿、安全、超能和快捷,以希望我们电动汽车的电池能够给客户带来更好的使用体验。

下面就是我们技术的一些思考,第一个技术思考是电池集成技术。

这些年我们电池集成的技术路线反复有一些变化,从最开始的非标准模组,整个行业在模组方面没有统一的尺寸标准。再到后面,行业出现了355、390,现在的590这样一些标准化的模组,同时我们又从标准的模组转向大模组,把模组做得越来越大,以降低成本,甚至到今天我们提出巨模组化的概念,也就是从电芯直接到总成。有很多企业都在纠结哪条技术路线更适合我们,是标准化的模组还是巨模组化的技术路线更适合。我的观点是:实际上没有孰优孰劣,关键还是取决于我们主机厂的资源,以及我们对于电池回收和梯次利用的思考。比如说我们组机厂的资源如果能够匹配我们的巨模组化,我们可以走这条技术路线。如果我们未来的资源在后端,在梯次利用上有些考量,或许整个标准模组是一个很好的选择。

当然我认为不管是大模组还是去模组化,都是一个过渡的方式。长安未来将积极的推进去模组、去总成化的的概念,也就是把我们动力电池电力总成跟车体深度的融合,革新整车的生产工艺,实现C2A的技术路线,也就是从电芯到整车的技术路线。

下一个话题是电池安全的思考。目前行业主要聚焦在如何让电芯热失控之后延缓整车热失控的时间,来保护人员的安全。比如说我们最新的国标提出了5分钟时间的要求,但是这实际上与用户的期望存在很大差异,我们的用户企望电池汽车是不起火、不爆炸的。我想讲我们当前的开发逻辑需要变化,我们早期提出了时间的要求是以保护人员安全为出发点的,未来我们应该从保护财产安全的角度进行考虑。我们要实现电池不起火,不爆炸。

举个例子,我的一个朋友告诉我说他买了电动汽车以后,停车特别讲究,不太敢把车停在好车旁边,他怕万一引起了问题赔不起。这实际上都是站在我们用户对电动汽车电池安全的顾虑上考虑的,也是站在财产安全角度考虑的。

长安下一步将基于电芯的电化学安全,电池总成在集成的安全防护,也就是说即使电芯热失控了之后,我们的整包也能够控制热失控,以及我们的大数据监控,三管齐下,持续提升电池安全的水平。我们的目标是在下一代电池中实现电池总成零起火。

同时在这我也想呼吁一下,我们整个电动汽车新能源行业应该加快完善电池全生命周期管理体系,建立强制退役的机制。我们来看燃油车,有很多燃油车用户把车使用到生命周期末端的时候,实际上是不会主动对车进行报废的,把车停在一个地方,让它一直放着就行了。电动汽车这样的话是有危险的,如果我们把一辆电动汽车报废之后就放在路边,保不齐哪一天就可能会起火。因此,我们必须要建立电动汽车强制退役的机制,这个机制的背后,我们要打通电动汽车退役之后的流程和制度,同时我们要找到退役电池在梯次利用和回收方面的一些商业模式和整个的运用价值。

下一个就是电池寿命的开发技术。这些年行业对于电池寿命问题越来越激进,从最开始的8年12万公里,到后来有3年30万公里、5年50万公里、6年60万公里、8年80万公里,对我们的个人用户又出现了终身质保,甚至现在有一些在研究100万公里、200万公里的整个寿命衰减的电池。电池的寿命是不是越长越好?我觉得我们要回归理性,为什么?实际上超过百万公里的电池寿命,用户是用不到的,而且我们的产品成本却增加了。如果我们不打通电池梯次利用的途径,实际上带来的是一种浪费,用户用不到,但车却要退役了。

我认为电池寿命的本质还是要把寿命的衰减透明化,我们要建立一个统一的检测方法,让我们的用户时时刻刻都能够精准的知道电池寿命的状态,以此来提振消费者的信心,也提振我们电动汽车在二手车残值方面的表现,而不是一味去追求100万公里、200万公里的电池寿命。

下一个就是电池的补能技术,在过去几年,大家对于电动汽车电池的技术主要集中在能源密度、寿命、安全等方面,对于电池充电速度的关注还不是很高。过去几年,补能的速度提升也不明显,但是随着未来电动汽车保有量的持续提升,补能速度或许会成为最突出的矛盾。

举个例子,最近我们对一些购买长安电动汽车的用户进行了调研,调研的结果显示,现在的用户认为电动汽车400公里、500公里、600公里的续驶里程从绝对里程上来说已经不短了,已经能满足他的使用要求了,最大的问题还是在充电的便利性上。他认为在出远门的时候我们要规划路线,出远门的时候我们要花较多的时间来进行充电,用户还是希望我们的电动汽车充电速度接近燃油汽车的水平。

针对于充电慢、补能慢的话题,主要有换电和大功率充电两条技术路径,各有优劣,相互补充。对于换电而言,我认为未来主要是面向运营和个别的高端服务,与车店分离模式相结合,但是我的观点是它很难全面推广。现在行业有一种声音,说未来我们能不能对于个人用户、运营用户全面去推广换电的模式,但是换电的模式意味着电池的一些标准的统一,底盘标准的统一以及接口标准的统一,整个推进起来还是非常困难的,另外我们一些个人用户对换电模式的接受度其实还有问题。所以我认为未来换电主要还是面向的运营市场,以及一些高端的一对一服务。

对于大功率充电这块,现在欧洲正在按照400千瓦的充电功率,在我们国内,现在也有越来越多的组机厂开始研究高压以及快速的模式。但是我想说,国家层面应该尽快出台大功率充电的引导标准,来促进我们的车、网和电的协同发展。因为电动汽车充电功率越来越大之后,整个车端、电池端以及电网端要相互协同,才能够把这个推广下去。这是我们需要去努力做的事情。

各位领导,各位专家,最后我想说一下,要实现新能源汽车产业的突围,破解六大痛点,需要加强产业各环节的合作,特别是需要加强整车厂和电池企业的合作,形成一个闭环的生态圈,相互合作、共同发展,方能做大做强新能源汽车产业。

我的演讲就是这么多,长安行天下,谢谢各位领导,谢谢各位专家。科技长安、智慧伙伴,谢谢大家!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

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