陶亮:下一代动力电池的挑战与机遇
发布时间:2018-05-22 14:56:00
关键词:CIBF2018

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5月22日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。德国BMW资深电池专家陶亮在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


今天我的分享会分三部分:1、电动汽车的电气化历程。2、宝马的研发能力。3、小结。


电气化的市场都是由于二氧化碳排放的标准,同时还有当地的标准,我们看到全球化的标准或者挑战,我们有这种基础设施方面的要求,我们对于电网要求很高。对于宝马而言,首先要为集团带来利益。二是要符合用户的需求,期望快乐的驾车。这是我们的目标,对于宝马的电气化发展主要有三层面:1、2013年,我们发布了I3、I8,能够去启动电动汽车,能够在电动化方面进行努力。到2020年是第二阶段,我们要把这个技术变成主要产品的一部分,屏幕上会有很多不同的模型、车型,同时也要把车型进行升级,迷你系列也会有相关的电动选择。现在有累计20万台的宝马电动车,下一阶段是2025年,是15%-25%的车需要去成为电动化的。哪方面的电动车的比例还没有确定好。


宝马2013年的时候对于电动化引入全新的平台,这个策略是到2021年,我们会有针对所有的总成设计一个平台,由过去的内燃机、混动和纯电动的汽车,我们都要用同样的平台。另外一个是比较技术的层次,如果我们看主要的性能,对于车而言,需要有电池方面的要求,还要看车的成本,它的服务成本、材料成本等等。宝马一直在进行投入,现在要投入20亿欧元进行更多对电池方面的了解,这是从科研到分析到测试到最后的供应链。最后全球范围内的合作伙伴就会构建一个核心的竞争力,这样在未来的电动汽车流行的时代构建属于宝马的竞争力。


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对于电池主要的挑战是两方面,第一个,提高能量密度,对于主机厂是非常重要的层面。第二个,降低成本。从性价比来说,我们看方形电池,80%的电池都是要看原材料的成本,第二个是要考虑能量,能量密度是非常重要的。一些表现非常好的材料对于电动车的成功是发挥着至关重要的作用。我对于正极有十几年的研究,稍后有时间我们可以进行讨论。对于提高能量密度,首先提高电压,或者提高镍的含量,这是两个比较直接的方式。对于这些层状的正极都有一些问题,如果锂有80%离开,在表面会又有一些问题,另外还有氧方面的减少,那就会影响电池的表现。我们认为如果要量产,其实锂电池还远达不到我们的需求和希望。对于负极而言,硅基的负极,对我们而言,进行下一代的电池研发是非常重要的材料。我想强调一点,我们不能完全忽略其他的影响,如果我们把硅放到石墨的负极当中,看一下曲线,我们认为容量应该是线性的。如果有同样的性能,如果放更多的硅,边际效应不会呈线性增长。


我们想和更多的伙伴进行合作来看如何利用硅这种材料进行更好的能量密度的提升。快充主要是在性能方面,我觉得这是非常实用的层次,但是在汽车而言,特别是BEV可能不太喜欢快充。当然其中有些电镀方面的问题。宝马不会对负极进行修正,可能会采取其他的方式应对这个问题,我们认为除了材料方面,快充应该也有其他的解决方案能帮助我们最终达到目的。另外我们很难量化锂的渗透率,我们如何衡量锂的渗透率?非常难,其实还是很难量化的。所以想要和大家沟通一个方法,这是我的同事做的一项研究,不太知道大家是否知道它。这个文献可以在相关的渠道去得到,其实更多的是有关反应的时间。我们看到,如果电池更大或者容量密度更高,可以看到这条线,这个反应时间会变得越来越短,同时带来潜在的安全问题。


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固态电解液也可以是我们未来选择增长能量密度,我们要知道,如果没有锂,这种固态电解质也是非常难以实现的。我们把固态电解液分成三部分,比方说有三种不同的材料,有硫的材料,如果再看电压,其实电压仍旧会有些问题,那就是3.9V这样的电压可能会对我们的研究造成一定的困扰。另外一些氧化的材料,我觉得会有些路径,另外一些硫的材料会有些材料的问题,还有材料敏感度的问题,当然,还有氧含量的问题、湿度的问题,我们都需要了解这些潜在的问题。


这是我们要解决的固态电池的问题:1、界面的问题,如果我们看到它在电压下的稳定性,把它们混合起来,可能比业态电解液表现好,单独看这种材料,它们的表现仍然没有那么令人满意。在此可能有钝化方面的问题出现。2、锂电池当中没有办法放入更多的固态电解液,如果一旦提高厚度,或者固态的电解液,会潜在降低能量密度,或者是进一步减少业态界面,对于我们而言这是完全没有意义的。我们要尽可能做到薄,能够让电池的化学属性变得越来越好,它的导电性仍旧需要我们做更多的努力。我们和一些公司有合作,可能在这方面有些发展。


小结:我们认为未来电动车的需求会极大的增加。我们也认为未来的产品会有很多的选择,我们要融入锂、钴、镍的材料,以达到300WH每公斤的目标,全固态的电池对我们而言是非常好的选择。


非常感谢大家的聆听。


提问:作为电动车的制造商,如果有很多车同时充电,对于当地电网有什么样的影响?比如有一百辆车正在同时充,这样对电网会造成很多的冲击,宝马公司有没有解决这样的问题?


陶亮:当然,这就是为什么我说并网的基础设施在未来非常具有挑战性,不能说只有宝马公司独善其身,我们要和电网的供应商和其他的供应商共同携手解决这个问题。如果我们考虑到电动车的持续增长,在未来的量肯定会对网造成影响,目前还没有解决到。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
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