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      歐陽明高院士:“中國動力電池產業如何高質量發展”

      作者:森林 2022-07-26 13:33:57 來源:新能源汽車網

        近日,以“智匯綠色動力·創享低碳未來”為主題的2022世界動力電池大會開幕式上,中國科學院院士、清華大學學術委員會副主任、清華大學車輛與運載學院教授歐陽明高就“中國動力電池產業如何高質量發展”發表主題演講。

      歐陽明高院士

        報告內容如下:

        中國動力電池產業高質量發展展望

        從技術角度,中國動力電池產業高質量發展方向是:低碳化、高端化和智能化。

        一、低碳化

        低能耗、低排放、低損耗

        中國電池產業已取得了飛速發展。去年中國動力電池出貨超過300億GWh、產值超過3000億元,動力電池行業投資近萬億元,產能已經擴張到1000個GWh。預計中國電池出貨量2025年超過1TGWh,產值超萬億。所以這是一個非常大的產業,而且是有全球競爭力的產業。

        但現在面臨的問題是關鍵材料制備低碳化發展迫在眉睫。動力電池的材料成本占到了75%以上,比如石墨負極每噸材料電費占比接近60%,正極材料也是一樣的,如811正極材料,其碳排放占電池生產排放80%。所以動力電池行業面臨的問題是能耗大、成本高、二氧化碳排放較嚴重,這是行業可持續發展面臨的問題。為改善這個問題,首先是需要進行材料回收,第一是節省資源、可以循環使用,另外是減少能耗、降低排放?,F在有火法回收,下一步有濕法回收,再到物理回收,碳排放減少量會越來越高,最后靠什么?答案就是通過綠電實現凈零排放。所以,我們最終的目標是通過綠電實現電池生產全生命周期的零碳排放。

        因此,目前中國動力電池的產業趨勢一定是向西部轉移。四川鋰資源占到全國的一半以上、水電接近1億千瓦、綠電比例占85%以上,而且原材料豐富、人力成本低。所以,中國動力電池向西部尤其是四川轉移,是一個必然的趨勢。宜賓將來是一個具有最具潛力的電池生產基地,甚至會成為全球電池最大的生產中心。

        二、高端化

        高品質、高安全、高技術

        過去十年,中國電池創新突破,已經實現成本大幅度下降、競爭力大幅度提升,尤其是2018年以來中國動力電池行業在電池結構創新方面已領先全球。電動乘用車續航里程1000公里已經實現了,冬季續航下降、高速公路的超級快充都在持續突破之中,已經能夠滿足消費者需求。尤其是低成本的磷酸鐵鋰電池占裝車比例接近70%,壽命長、安全性很好。但是我們還是面臨著安全方面的挑戰,安全事故還是時有發生,儲能電站安全問題會更加突出。

        所以,中國動力電池創新要從電池結構創新逐步發展到材料體系創新,這是一個更加復雜、更需要時間積累、但是也是全球動力電池創新的制高點問題。此前,應該說材料創新基本是由國外主導的。從時間軸來看,電池體系會不斷豐富,今后十年還會經過三次技術變革,在兩三年之內鋰電池還會大幅度創新,2035年前一定會規模生產能量密度為500Wh/kg的下一代電池。最值得重視的就是全固態電池,其難度很大,關鍵技術需要全世界的共同努力。目前,日本、韓國、美國在全固態電池方面取得了重要的進展,中國也要加大創新力度。希望通過全球的共同協作解決全固態電池的關鍵材料、界面、復合電極制備等問題,最終實現綜合性能。

        三、智能化

        智能設計、智能制造、智能控制

        首先就是智能設計。我們從實驗試錯到仿真驅動,再到智能化全自動,已經經歷了三個發展階段。這種方式可以大幅度降低成本,研發費用可以節省70%—80%。這中間的核心技術就是高精度的建模技術和高效率的尋優算法,這是一個趨勢。

        另外一個就是智能制造。我們電池制造是一種極致的制造,不能引入任何的雜質,任何雜質的引進去就是隱患,就可能引起安全事故。所以從百萬分之一的缺陷電池到十億分之一的缺陷電池,這就是極致制造。為了實現極致制造,必須采用智能化,從數字化生產工藝仿真到數字化生產車間,再到工業互聯網,對生產過程要達到3000個以上的質量監控參數。這是下一步中國電池行業需要做的。

        第三個就是智能控制。首先就是要把傳感器放到電池里面去,溫度、氣體、壓力,現在我們的電池還是不能控制的,只能管理,只有在充電的時候才能控制。下一步,我們要進行全方位的控制,尤其是要加入負極電位傳感器,把電池分成正負極,來分開進行控制。在軟件方面,就是要引入人工智能,比如安全監控,我們通過人工智能可以大幅提升安全檢出率、降低誤報率,這已經在很多車輛上使用了。所以,人工智能在電池使用中大有可為。最終我們要真正實現新一代的智能電池,也就是現在歐盟提出2030年計劃,目標就是新一代智能電池。中國動力電池行業要加大力度,也要面向2030年實現動力電池從材料選擇、電池設計、制造、使用、回收的全鏈條智能化。

      歐陽明高院士
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