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欧洲杯探讨电池与充电设施发展 未来或用光伏风



  6月5日-6日,2018(第九届)全球汽车论坛在重庆悦来国际会议中心隆重召开。本届论坛以“在变革的时代塑造行业的未来”为主题,旨在展现数年间以及未来汽车产业的新变化、新趋势。全球行业精英汇聚一堂,再次共同商讨应对当下的热点问题。

  论坛上,在电池技术与充电基础设施专题讨论环节,广州鹏辉新能源科技有限公司动力研究生院长刘建生、青岛特来电新能源有限公司技术研究院副院长周强、广州天劲新能源科技股份有限公司动力储能研究院副院长彭刚柔、印度资深的汽车媒体人、国际汽联副主席GautamSne进行了深度沟通。

  主持人:目前锂离子电池的路线也是相对成熟,几大主流路线大家都比较明白。一是三元磷酸铁铝、锰酸铁铝,各自的优势和缺点都比较明显,目前三元也是我们最佳的一个选择路线,在中国目前的应用过程当中的一个最佳选择。三元锂装车不能保证300-400,顾客仍然有焦虑,上下班仅仅在市区里面跑,保证2-3天充电这是非常烦琐也带来焦虑。有一个问题想请问刘院长,你从吃锂电池的研究发现,你认为有没有可能在三元这个技术之外,锂电池能量获得巨大突破。刚才谈到有350、450,是不是能够达到500、600,新的锂电体系和发展方向请您介绍一下?

  刘建生:锂电池能量提升主要来自正负极材料。正极材料,除了刚才提到的锂离子电池之外,目前大家比较看好和未来几年可能突破就是副力波(音译)可能提升到8-10时的能量密度的提升,同这个正极材料的提升的路径。负极材料,目前负极材料的提升,现在目前大概是在努力突破硅,包括氧化亚硅包括硅碳的应用,到后期大家更进一步到400以上的应用,更希望于金属铝负极的应用,它的应用还期待于固定电解质的突破。从能量密度来讲,大概目前从这个突破路径是这样子的。

  主持人:谢谢。接下来解决能量密度之后,如果能力提升密度,解决旅途焦虑,充电也是一个问题,如何方便找到充电设施,如何快速的充电,给我们带来一个挑战。实际上关于充电设施的建设,咱们国内这多年来一直处于一个争论的过程,先有鸡还是先有蛋,下做车还是做充电设施,一直在争论。多年来,新能源产量得到巨大的突破,从2014年、2015年、2016年一直从50辆、80万辆,一直到今年可能会达到100万辆。产量上去,充电设施到了瓶颈。现在有资料显示,国内的总充电站在45万个,车和站的比例达到3.8:1,已经远远超过了我们国家曾经规划1:1的比例。想请问一下特来电的周院长,在新能源汽车的推广和规模化应用方面,电池技术得到进步,对充电技术的部署以及电网方面的要求,因为实际上有很多不同的观点提出来阻碍了我们充电设施的建设,提出大规模的充电可能会对电网,对小区电网或者局部电网带来冲击,你怎么来看待这个观点?

  周强:其实说这个问题,可能要从两个角度去考虑。第一个角度是什么呢?我们要搞清楚汽车电动化之后,到底需要多少电动增量,这是一个问题。第二个问题电动汽车作为替代以后,它的充电的行为和加油会有什么样的区别,从这两个方面来解释和谈一下我的想法。第一个问题是说,我们电池的技术得到了发展,电动汽车行驶的特征基本上等同于燃油车可能作为交通工具使用,达到了人们预期的一个要求。电动汽车到底需要多少的电能的增量呢?从专业的角度来说,我们看问题是这么看的,电动汽车对电能量的电度数的要求,不取决于装了多少电池,装的电池越多,充的电就越多,主要取决于行驶里程。从车辆使用来说,燃油汽车和新能源车不会因为动力的变化,行驶里程会有更大的变化。按照现在这种方式我们去估算的话,实际上举一个例子,如果中国已经拥有1亿辆电动汽车的时候,在行驶方面对电能的需求,大概会占到总发电量的10%左右,相当于什么呢?一个城市居民整个的用电量。其实这个电量,你说它大占比还是比较大的,中国整个2017年的发电量大概是65000亿这样的电量需求,10%也是相当大的。但是从另外一个层面来说,电动汽车这种充电是可以在更长的时间来去补给的,从比例来说,其实也不是要占到非常高,主要的问题会出现什么呢?在局部地区会造成某一个地区负荷比较高,或者说由于这个电动汽车本身因为具有移动的特性,运行的规律现在还不太好预估,没有相关的模型去很好的预估电动汽车在某一个局部使用量的变化。第二个问题,刚才GautamSne先生也讲到了,还有规划的问题,包括充电设施的部署建设,另外还有出行的习惯以及充电的习惯上可能要做一个改变。刚才我提到在不同的应用场景下,对充电设施充电要求的需求可能是不同的。比如说可以完全利用夜晚的时间在住宅下去部署慢速的充电桩,这样可以更便利提供人们个人乘用车的使用。基于公交系统、营运车辆目标满足运营里程的情况下,如何快速的补电。如何利用更多的停车设施和其他充电设施来进行一些结合。这就是对充电设施整个的技术发展和运营部署提出课题上的要求。

  如何去解决这些问题,解决电动汽车作为一个新的能源载体如何跟现在的新能源结合,所以提出一个观点,电动汽车将来会出现随光而充和随风而充,在新能源的增长上,它和光伏发电和风能发电做更好的结合,这里面有很多技术问题需要解决。这就是我的观点。

  主持人:我听了你的解答,我理解在电池充电设施的部署方面,除了可能跟上新能源车的发展数量,增加部署的数量和范围,更重要可能要在我们充电的模式以及效率上多种模式结合的方式,一是提到快充模式和家庭慢充的模式,以及公交车、乘用车分开怎么来部署,这还是属于一个比较规范的模式,值得研究。接下来针对彭博士基于软包电池的设计,刚才我私下了解一下,天劲公司也是专注于在软包的技术路线,相当于咱们公司非常唯一的路线,压宝到这个上面,投入非常到位。软包电池,一是可以保证能量密度可以高,其他优点,比如安全性更高、重量更轻、寿命更长,更利于我们的设计研发,进行灵活的装车,这是它的优点。也注意到一个缺点,刚才谈到一个软包电池,就是一致性的问题,这也是一个非常大的问题,因为在单体储存的过程中,如果一致性不好,可能会导致整个系统效率的降低,以及整个系统能量密度的降低。在设计研发过程中,如何解决一致性差、存储性差的问题?

  彭刚柔:先说第一个问题。在各种场合宣传过软包电池的各种优势,软包电池的最大优势,在很多的层面上会很适合大家的需求,因为不同形态的电池都有各自的优点,但是只讲优点而忽略整体的效果是窥一斑而知全豹。打比方,扫到5-6个特点做成一个雷达图,软包电池对设计特性有很好的涵盖,这是它最大的一个优势,其实抛开之前讲有关能量密度和安全性方面。

  基于一致性从电芯材料备料、生产到存储之后,对整个过程效率的体现,没有办法有一项技术专门发明和提高,而是在过程中每一项技术保证了一致性的达成,而这些技术最终达成也是承接在一定的基础上,提高一致性的做法提高一致性的生产提高误差,充放电是不均衡的,如何把不均衡性进行有效的回避和设计,保证获得均衡的性能。

  主持人:接下来想请问一下GautamSne先生,通常听到欧美和日韩的声音较多,对印度大国了解不多,想问GautamSne先生印度发展这个产业有什么好的计划或者计划如何,同时我想作为我们的友邦和邻邦是如何看待和评价中国的新能源汽车发展的现状。

  GautamSne:我们印度经常在谈民主的问题,大家都在辩论,也会延迟这个决定的作出。在作出决定之后,会有一些新的政策,会具体描述,当然我们理解这个建议,政府将会建立零排放的目标,这个目标由政府来制订,怎么来做,不一定意味着电池会纯电动实现这个目标,也可能是其他的路径和其他的形式。比如说氢气或者是燃料电池,或者说其他的技术选项。大家在印度都认为,内燃机还没有完全被代替,目前在技术方面还有很多选项,现在有一些发动机的相关技术,当然在效率方面有相关的提升,特别是在燃油消耗方面有所减少,排放方面有所改善。

  第二个问题印度怎么去考虑中国作为一个邻国,当然我们是邻国,两国之间有很多贸易往来,大多数的物品服务和货物,但是汽车的贸易却不是那么的发达,其中包括一些关税和非关税壁垒的原因,还有其他市场上的原因。事实上中国并没有太多的进入到印度的汽车市场,除了去提供一些相关的零部件以外,事实上印度的消费量,大多是用的柴油车,也许印度是亚洲的极少几个国家,柴油车现在的使用量仍然是超出了汽油车的使用量,但中国在柴油车方面并不是一个强项,当然中国也推出很多新的中国品牌,在印度已经推出了。但事实上中国能够把所有的鸡蛋都放到一个篮子里面,比如都用纯电动,而印度朝着另外一个方向去走的话,无论是实现零排放的雏形和各种不同方案这样的话中国和中国的公司能够进一步在印度的出口量就变得更加困难了。当然我们看到这是一个开放的问题,要观察新的形式的出现。我们知道印度制造了很多的产品,也希望未来减少排放。

  主持人:谢谢GautamSne先生。给予了我们中国新能源发展一个比较好的评价。把问题回到新能源的使用环节。刚才提到能量密度的提高,解决软包电池的技术路线,包括存储技术、热管理技术、共同技术的提高,解决了相关的安全,解决了里程问题之后,刚才谈到了充电桩的大量部署,也解决了充电难的问题。剩下一个问题必须解决,作为用户找到了充电桩,充电时间长短作为一个致命问题。除了家里条件比较好,有自己的充电桩,下班回来慢慢充一晚上,第二天开走,很多时候都需要在中途快速充电,这个快速充电技术,能够在5分钟、10分钟充到70、80%,以后作为用户对他的方便性会增多。想问快充技术现在发展的瓶颈是什么,下一步发展趋势,实现快充有多大的难度,谢谢。

  刘建生:大家一直在关注快充技术,从快充技术来讲,刚才电芯技术里面提到,从电芯技术在这个程度可以实施的,快充是一个系统工程,包括充电系统和车的实施。另外一个更快的快充就是8C、10C的技术,目前来讲在电芯技术这一块突破会比较快。目前的突破,主要是把快充技术跟能量密度结合,其实我们做了快充的能量密度达到多高的水平。现在从我们鹏辉新源的实验进展来看,6-8C的快点电芯单体的能量密度可以做到200,这个系统大概可以做到130-140,这样的线公里的行驶里程,应该是可以做到这样的续航里程。这一块,从电信的平台技术来看,是可以往前推进的。

  刘建生:车的设计和充电技术一起进步。从我们来讲,到目前到下半年最迟到明年可以做到量产的推进。

  主持人:明年可以量产,这是非常值得期待的,能够线分钟插上就充满就可以走,这是非常期待的事情。

  刘建生:现在网约车这个市场需求非常明显,利用快充技术确实非常明显,我们在这一块也是通过跟车场合作做了技术突破。

  主持人:非常值得期待,我们期待快充技术的应用。接下来我们这个论坛,应该说展望新技术,今天我们的主题是新能源,其实新能源和我们的智能技术是离不开的。最终发展的方向,我们新能源车和智能车会逐渐融合到一起,在新能源充电技术方面,我们还是聚焦充电技术,如何配合我们智能车的充电,我想请问一下周院长,智能车以后都达到无人驾驶了,不会停下来还要人充电、插一下插头,那就非常低级了。你认为从充电设施、建设、新的充电技术方面有没有前瞻性的研究,有没有配合无人快充的方式呢?

  周强:这个问题大家比较关注,无人驾驶现在提得比较多,真正无人驾驶,无人充电真需要人去操作,对无人驾驶的推动有很大的影响。实际上现在除了传导充电技术以外,目前主要以传导为主,另外一个方向就是无限充电技术。无限充电技术,通过无限的感应,把能量从电网传到车辆里面,不需要有这样一个连接的过程。无限充电技术,包括我们现在在国家的标准制订上也都可以有前沿性的布局,包括很多充电设施企业,也都在对这个领域进行研究。包括现在无限充电能做到的技术能力是怎么样的呢?

  首先效率,实验室的效率可以做到92%以上,这是无限充电比较关注的一个点。二是电池辐射影响的问题。从这两个方面来说,效率已经接近于传导系数方面了,另外从电池影响方面,实际上我们从不同的评估体系上来说,它还是有措施能够保障,在无限充电过程中,对人以及对环境不产生这方面的影响。这是一个方面的解决途径。另外一个方面来说,现在像智能机器人技术,也是可以解决将来无人驾驶充电的一些问题。比如说现在我们在大巴车辆、商用车上已经开始应用公式(音译)充电技术,通过传导的方式,通过公体(音译)的连接给车进行充电。乘用车现在这方面的需求,在市场上还不是很明显,但是随着自动化技术的发展,智能机器人的发展,包括车辆本身自身的驱动技术的发展,从这个角度来说,将来解决无人驾驶的充电,我想从技术路线上来说,还都是有这些方向和渠道去解决的。

  主持人:好的,这些未来的充电方式也是我们非常期待的,配合无人驾驶的发展,我们的充电技术也在发展,带来更加便捷的使用方式。接下来刚才我们这个环节也得到了各位来宾的大力支持,互动非常的积极,我们收到了相关的问题,因为时间关系,我们给四位嘉宾筛选了四个问题,来自观众朋友的问题。

  第一个问题,想请问彭刚柔博士,这是西南大学的一位来宾提出的。他想问,如何提高软包电池在极端的温度,比如说-50度,在极端温度下的使用和寿命如何来保证,有没有新的方式和措施来解决温度的极端低温性?

  彭刚柔:低温性,怎么说呢?如果是零下50度,所有电池都会遇到极大的困境,充电绝对不能在那个温度进行的,需要进行加热处理。软包电池有一个优势,是一个薄存型(音译)的电池,在传热和导电上,尤其在X、Y轴上有相对优势,关键在热管理当中如何进行热流热阻的分析和排布,主要方式也是这儿,至于材料本身的研发需要大家继续努力。

  主持人:好的。从印度的国情出发,未来5-10年印度更倾向于插电式混合电动还是纯电动,想问一下GautamSne先生在印度有没有了解电动车的路线?

  GautamSne:实际上我们的选择是交到了印度的消费者手中,这种态度,政府实际上是想确定某些相关的目标,然后由汽车制造商他们自己开发相关的产品,最终由消费者决定他们是否接受这个产品。因为电动电池的产品比某些电动汽车的选择方案高很多,其中一个重要的问题,我们有这些选项,到底想对他进行充电还是想在里面进行加油,或者说两者都会用。也许有这样一种趋势,如果油价下降的话,人们不想那么用电池和油,所以有的必须由市场来做最终的决定。印度也是最终关注于市场,让消费者最终来作出这样的决定,所以到底该做哪种路线,这取决于成本和电单度的成本。

  主持人:最后一个问题,最后一个问题留给刘博士,这是来自长安汽车股份的一位朋友提出的,他提了两个问题:一是针对圆柱、方壳、软包三种电芯哪一个未来发展方向?第二种中国推行液态锂电池在后补贴时代以三元为主还是磷酸铁铝为主,后补贴是2020后国家无补贴,国家的政策可能不会无限制来支持这一块,还得市场来促进和检验,没有补贴的时候,你认为是三元还是磷酸铁铝会占到主流。

  刘建生:这是一个非常好的问题,第一个是关于援助、方壳、软包的适应性,各有各的特点,三个产品当中,三个技术都在同时发展,目前从现状来看,圆柱电池在乘用车里面比较有广泛的应用,方壳电车在大巴车和物流车有应用,软包电池目前主要在乘用车应用范围比较广一点,这是目前的现状。这个现状来讲,外形尺寸的发展是有赖于跟电池材料技术的发展,不同的应用,软包电池来讲,刚才彭博士讲了具有安全性的特点,方形电池有稳定性的特点,圆柱电池是一致性比较好的成熟产品体系。整个技术来讲,整个发展怎么样有赖于市场的检验。相当于在能量密度来讲,目前大家认同,在高能量密度当中软包电池可能有一些优势,本身软包电池的外壳比较轻便。这是关于第一个问题,就是三个体系的发展情况。

  第二个问题是关于三元材料和铁铝。到后补贴时代来讲,到底以铁铝为主还是三元材料为主或者还是新的技术?它的发展还是基于材料技术本身的发展,欧洲杯,在现在来讲,大家认为目前铁铝技术,特别是能量密度,因为磷酸铁铝有很好的安全性,目前它的能量密度得到快速发展。比如现在做到170、190这样的能量密度,稀土可以做到150、160,这样的能量密度可以满足200、300公里,设计好400公里也可以满足,这样它的能量密度,它的安全性有充分的保障,能量续航里程在一定范围满足了要求。目前来讲三元材料,相对来讲它的能量密度,在现在来讲,相对铁铝来讲有比较明显的优势,它的一个缺陷,目前大家认为它的安全性有缺陷的。实际上来讲,目前三元材料的整个电池设计技术,随着隔膜技术和负极技术和电解技术的发展,它的安全性两年之后说不一定有很好的一个突破。所以说,如果这个有突破的话,三元材料在成本上能量密度、续航里程比铁铝有优势的,所以2020年还是有赖于三元材料做技术的发展,最后根据这个情况再来看实际的进展。

  主持人:好的,看来刘院长的解答,应该说三种路线各有千秋、各有忧虑,优缺点都存在。到了2020年之后,我相信技术的研发有更多更新锂电池的结构出现,这完全是可能的。最后确实由于时间关系,最后非常感谢各位嘉宾的观点分享以及观众朋友们的积极互动,也感谢论坛的主办方为我们提供了这么好的交流平台,让我们电池感兴趣的专家和行业朋友们,电池和充电技术的各位同仁能够有这样难得的机会聚集在重庆、聚集在我们论坛交流切磋,共同探讨电池及充电技术的前瞻发展。相信我们都有非常多的收获,从中受益匪浅,大家共同努力,群策群力,促进行业蓬勃发展、蒸蒸日上,这是我们的一个目的。

  到此,我们今天的论坛交流接近尾声,也希望本次论坛能够为咱们行业今后的交流和合作带来更大的促进。再次感谢各位的光临,表示衷心的感谢,谢谢大家!