中国汽车论坛｜吴凯：未来动力电池技术路线发展展望

2023年7月5日-7日，由中国汽车工业协会主办的第13届中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛以“新时代 新使命 新动能——助力建设现代化产业体系”为主题，设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+16个主题论坛+N场发布”共18场会议及若干发布、展示、推广等活动，旨在凝聚各方力量，形成发展共识，为建设现代化产业体系贡献汽车行业的智慧和力量。其中，在7月6日下午举办的“主题论坛一：第五届全球汽车技术发展领袖峰会”上，宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家吴凯做了精彩演讲。以下内容为现场演讲实录： 尊敬的付会长、钟院士、各位领导、各位同仁，非常高兴参加“全球汽车技术发展领袖峰会”，我是宁德时代的吴凯。今天演讲的主题是“未来技术路线发展展望”。大家知道在两天前，我国第2000万辆新能源汽车在广州下线，这应该也标志着我国新能源汽车在产业化、市场化的基础上，已经迈入了规模化、全球化高质量发展的新阶段。动力电池未来的方向在哪儿？宁德时代一直在思考，也是中国的行业一直在思考的。先介绍一下我们公司。动力电池是一个高科技行业，对我们来说核心就是技术创新。技术创新首先离不开研发人才，人才是第一关键，宁德时代在这方面一直是很注重的，在2022年底，我们公司研发人员大概16000多人，还是有较大投入的。我们公司第一季度的研发投入，宁德时代在第一季度的研发投入与历史相比是一个新高，是46.5亿元，同比也增长了大概81%，我们专利申请数在行业也是稳居第一的高增速状态。同时，我们公司很注重产学研，现在已经同106所高校、29所科研院所，行业6位权威院士、专家有深入合作。说起电池的技术创新，动力电池创新从产品的技术来说，我们大概有两条线。第一条线核心就是电池单体的技术和产品的创新，这是电池从0-1的变化，行业目前已经量产的，主要从正极材料考虑，有铁锂和三元两大体系。宁德时代除了这两个还要再继续开发，我们在其他方面又做了深入研发。请大家看这张表。比如前面的两个，一个叫“纳离子电池”，一个叫“M3P电池”。这两个都是对磷酸铁锂和三元的有益补充。曾经也有人问我们，这个东西哪个是取代三元和铁锂的？我说不是，这都是好的补充。这两个产品今年马上开始量产。除了这两个体系以外，今年我们还要发布一个新的体系叫“凝聚态电池”，这是超过现有能量密度的体系。我们是在今年年底具有量产能力，具体量产产品上市时间，我们还要等客户的情况。另外，我们还在做研发的，比如全固态、金属锂的等等，我们也在积极研发。虽然暂时未量产，但是技术在全球行业还是领先的位置上。最后列了一个“无过渡金属电池”，我们说三元，里面锂当然需要，还有镍、钴，一是过渡金属贵一点，二是国家资源有限。能不能找成本低、中国资源又丰富的材料？我们想到不少，像非过渡金属的，在元素周期表右边的这些元素有没有变价能力的，我们做了一些尝试，也找到一些路，能量密度比现在三元材料还更高一些，但是距离量产还有一些距离。这是第一块关于材料体系的创新。第二块创新是结构创新，同样的单体，结构不一样，得到的能量密度也是不一样的。宁德时代在这方面做了不少工作，我们最早从模组开始，那时候只有30%几的体积利用率，后来走到CTP集成在一起的，1.0、2.0。今年发布的麒麟电池就属于CTP3.0阶段，体积利用率可以到72%，我们正在研发下一代，利用率会比这个更高，我们叫CTP4.0，我期望明年还有机会给大家展开做一下介绍。我们两条线做技术创新，做创新关键要解决什么问题？回到我这次讲的主题，动力电池的技术路线往哪儿走，大家要做什么？因为我是第三个演讲的，我发现刘院长和李伟总把我该讲的也讲得七七八八了 。对这个行业我的看法是，大家认识比较一致，他们两位讲的和我想讲的方向基本一致，咱们行业有一致的认同。说起动力电池，大家第一想到的就是“安全”，安全一定是要解决的，不论是过去、现在还是未来，是永恒的主题。我认为今年已经到了市场能接受的水平，下一步往哪儿走？真正零事故的动力电池出来，这才是方向，我们也在往这个方向努力。大家听着这个词有点悬乎，我觉得是完全可以做到的，但是要结合一些智能的事情，比如大数据、预警，结合在一起做到零事故，完全是可以做的。第二块大家关心的就是里程问题，前面两位老总都讲了，觉得今天里程焦虑已经不是核心问题了，宁德时代也同样开发。今年我们已经发布了麒麟电池结构，用在极氪车上，在落地上已经是1000公里以上了，超过1000公里，这个里程绝对不是问题。动力电池新的技术方向往哪儿走？除了这两个以外，终端用户还关心什么？第三个大家会关心的就是补能速度，我在网上看了一个新闻，五一节日新能源车上高速痛苦，主要是补能痛苦，前面充电1小时，只能慢慢等，但是加油只要5分钟、6分钟，你充电1小时，等不起。我们的目标是怎么做？第四个问题也是李伟总总结的非常到位，恶劣工况和冬天恶劣温度下，它的性能动力还有不足，衰减快一些，也包括寒冷天气补能的速度会变慢，这都是一些核心问题。后面这两点是今天要关注的，也是宁德时代重点关注的方向，我们也在做一些工作。第一个是补能速度问题。补能速度一个方向就是快充，怎么叫快呢？终端用户他们有体验过加油的速度，几分钟搞定，充电得和这个比，大家才好接受，否则难接受。充电瓶颈在哪里？充电瓶颈就在电池单体里锂离子的迁移速率，包括固相扩散，也包括液相扩散。另外一个瓶颈是液相扩散，这是串联系统。液相扩散大家也好理解，电解液也挺粘稠的，这个路需要走的轻快一点，不要那么粘。原来我们做的正极、负极，今天做的电解液系统，也包括隔离膜，我们已经做了一系列创新，这是单体上。系统上你也需要做，因为它充电快一定会发热，你系统的散热能力也要加强，这样才能克服。在这两块，宁德时代也做了很多工作，特别是今年在单体和电解液上做了很多创新。现在我们已经具备能力了，客户的产品今年年底就能量产，我们能做到10分钟充电超过400公里，这是我们今天能做到的。围绕这个技术，虽然说加油是5分钟，10分钟略慢一点，我相信市场可以接受，下一步就是和加油一模一样，5-7分钟跑400公里，这是下一步我们正在研发的，我相信很快就能把产品推出来。第二个是在恶劣工况和低温情况下一些功率问题、衰减快的问题，天冷的时候充电速度慢的问题。这块我们做了大量工作，和快充有点类似。充电除了电机以外，重要的在负极，功率问题比较重点的是在正极，也包括电解液。正极我们已经做了很多工作，电解液这块我们今年做了一些突破，包括我们重点攻坚了导电率，一般正常是7、8、9，现在我们已经做到十大几这个水平的电解液，这样粘度就低了，就像你游泳速度会加快，阻力变小了。我们也研发了一些新的添加剂。目前经过这一番优化，今年能出来的动力电池在零下20度，充电效率能提升50%，常温的快充效率能提升40%几，能保障我们电池在低温的情况下得到更好的表现。任何技术的突破都不是一蹴而就的，尤其是对电池这个强耦合的产品，往往强耦合的产品你一项能力提高一些了，相关另外一项东西就下降，它耦合性很强，你一定要综合考虑，所以需要高强度的研发投入，也需要每个研发人员的长期坚持。宁德时代团队一直脚踏实地、心无旁骛做研发。最后，我这个页面上写的两句话是我们的研发文化：“练好基本功，发挥想象力。”谢谢大家！（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）