新基建、新機(jī)遇、新發(fā)展，7月9日，由中國充電樁網(wǎng)主辦的“2020第六屆中國國際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)”（簡(jiǎn)稱：金磚充電論壇）在上海大華虹橋假日酒店隆重開幕。來自政府、院校、協(xié)會(huì)、企業(yè)、采購商、金融、媒體等850位代表出席本次大會(huì)，大會(huì)以“洞見當(dāng)下、預(yù)見未來、聚力發(fā)展、合作共贏”為主題，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)交流發(fā)展。
新基建引領(lǐng)發(fā)展新浪潮
北京大學(xué)教授、北京電源行業(yè)協(xié)會(huì)理事長 、中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)電能系統(tǒng)分會(huì)理事長其魯教授發(fā)表了《簡(jiǎn)述電動(dòng)汽車的安全性和行駛里程與鋰離子電池性能的關(guān)系 》的主題演講，以下是演講嘉賓未刪減實(shí)錄：
其魯：北京大學(xué)教授/北京電源行業(yè)協(xié)會(huì)理事長
中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)電能系統(tǒng)分會(huì)理事長
演講實(shí)錄如下：
大家上午好，非常高興有這樣的機(jī)會(huì)，這么嚴(yán)重的疫情，半年了，在北京哪都去不了，沒想到上海人民力量這么強(qiáng)大，全國來了這么多人。
昨天跟很多朋友溝通了一下，晚上把PPT內(nèi)容做了一些修改，感覺到很多朋友是過去專門搞電子的、控制的，對(duì)電池可能有些不熟悉，所以想從影響電動(dòng)汽車安全性能的因素多說兩句。另外，圖中有一些照片是我自己拍照的，覺得挺有意思，整個(gè)疫情期間沒什么事干了，多拍了幾張照片和大家分享一下。
20年前從國外回到北大之后一直做鋰電池材料方面的工作，回來之前的10年也做這方面的工作，所以對(duì)電池材料、對(duì)電動(dòng)汽車很熟悉。其實(shí)中國第一臺(tái)電動(dòng)汽車是我們自己制造的，那時(shí)候制造電動(dòng)汽車沒有什么系統(tǒng)，沒有管理系統(tǒng)，但是公交汽車就在我們電池的制動(dòng)下行駛起來了，以后我們也做了很多，感覺到我們還是做專業(yè)的材料、做專業(yè)的電池。在2008年的北京奧運(yùn)會(huì)，2010年上海世博會(huì)，以我們電池驅(qū)動(dòng)的這兩大在世的電動(dòng)汽車讓大家非常放心的。
電動(dòng)汽車上面幾位討論了未來的問題，其他先進(jìn)技術(shù)的問題，我還是想從本質(zhì)的問題上跟大家溝通一下今天存在的問題。電動(dòng)汽車的燃燒爆炸太可怕了，這樣的事情也出得太多了，怎么解決這個(gè)問題？電動(dòng)汽車今天它的事故率到底是什么狀況？很多人遇到問題的時(shí)候，往往把原因歸結(jié)到電池上面，我認(rèn)為電池應(yīng)該承擔(dān)很重要的責(zé)任，但是我們的汽車包括圍繞著電池一整套的控制管理系統(tǒng)也好，降溫系統(tǒng)也好，其他系統(tǒng)也好，還有汽車本身也好，不能說沒有問題，怎么分析這些問題呢？
看看今天我們的電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車搭載的電池從幾個(gè)角度分析一下，今天中國的電動(dòng)汽車市場(chǎng)上，在世界的電動(dòng)汽車市場(chǎng)上最火熱的就是特斯拉的電動(dòng)汽車。這個(gè)汽車搭載了幾千個(gè)三元材料的小形電池。我個(gè)人認(rèn)為特斯拉其實(shí)是一個(gè)突破，在技術(shù)上的突破，能把七八千個(gè)小電池控制的非常好，說明它在這方面有自己獨(dú)特的技術(shù)。
最近有刀片電池、顆粒電池等等，各種各樣的電池又是扮演著什么角色呢？數(shù)千個(gè)圓柱形的小電池依然出現(xiàn)了各種各樣的問題，大家每年可以看到很多企業(yè)在全世界各地的充電時(shí)候的，行駛時(shí)候的爆炸問題。
所以電動(dòng)汽車的問題在全世界是一樣的，在中國當(dāng)然也會(huì)的，過去在北京也好，在上海也好，在中國的各地電動(dòng)汽車的燃燒爆炸問題，冬天時(shí)候行駛不了的問題，大家隨便在信息網(wǎng)上都可以看到很多的。
到底應(yīng)該用什么樣的電池呢？旁邊的這張照片是2006年的時(shí)候我們自己制造的電動(dòng)汽車，自己的控制管理系統(tǒng)開到埃菲爾鐵塔下的照片，在過去20年當(dāng)中，過去30年當(dāng)中，我們的電池走過來的這些故事，我們應(yīng)該反思一些事情。
首先從電池的角度大家看看，綠色的這組線一個(gè)是充電線，一個(gè)是放電線。縱坐標(biāo)是電壓，橫坐標(biāo)是容量，僅僅對(duì)縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)進(jìn)行比較的時(shí)候，它的工作電壓通常是3.0-3.5伏，準(zhǔn)確說平均電壓在3.2伏左右的狀況，在大電流的情況下還要下降。
今天的三元材料一個(gè)是紫色的線（略微發(fā)紫），這是今天三元材料的狀況，電壓要高一些，這個(gè)曲線的斜率非常大，還有錳酸鋰的電池，電壓稍微高一些。
昨天晚上跟一些朋友說了，非常希望研究充電裝置的，想安全充電的，想保證電動(dòng)汽車安全的朋友們一定要關(guān)注這些特色，因?yàn)檫@些曲線看著好像差不多的，但是就在這些曲線上有很多問題。
從這里簡(jiǎn)單還想說的是電壓最低的是磷酸亞鐵鋰，電壓最高的是錳酸鋰。更大容量的多元金屬氧化物的正極材料大家可以看一下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三元材料，看來今天也沒有多少人在這方面做工作。
過去的20年里，我們基本上沒有走出一個(gè)圈子，一個(gè)陷井，就是三元材料和磷酸亞鐵鋰的材料，最近公布的數(shù)據(jù)大家可以看到，我們的能量密度是什么情況？145每公斤瓦時(shí)，125公斤瓦時(shí)，這是指的三元材料還有磷酸亞鐵鋰材料。并不是像說我們250或者300或者400，實(shí)驗(yàn)室的東西和車上的東西完全是兩個(gè)東西，今天如果能夠在車上做到這個(gè)水平，應(yīng)該是技術(shù)的最高水平了。
這里面我把別人的文字直接拿過來了，我想強(qiáng)調(diào)的是幾個(gè)問題。
第一，能量密度的問題。今天實(shí)際的能量密度是這樣的狀況，特斯拉想更換磷酸亞鐵鋰，很重要的問題是它的穩(wěn)定性、低溫特性、導(dǎo)電性能等等。有人說還有另一個(gè)辦法，我用一些小一些的電池，用小發(fā)電機(jī)，用油，其實(shí)這樣的概念早就有了并不新鮮，實(shí)際上也解決不了問題。
還有一個(gè)最近提的比較多的概念是100萬公里、100萬英里，16年前200萬公里。這張圖上大家可以看到每公斤250瓦時(shí)了，這應(yīng)該是指實(shí)驗(yàn)室的小電池，這里面提到了一個(gè)20分鐘充電到80%的問題。如果一個(gè)汽車上、電動(dòng)轎車上，比如一個(gè)100個(gè)千瓦時(shí)的電池，要想15分鐘或者20分鐘充電，大家想想它需要的功率多大？幾百個(gè)千瓦的功率，對(duì)今天的城市來說是不會(huì)有這樣供老百姓來使用的，或者供小型充電站使用的大功率電流的。
所以更現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)說，這里我想說的是，我們做充電樁的朋友也好，我建議考慮的更現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)，可能一個(gè)小時(shí)、可能兩個(gè)小時(shí)，或者當(dāng)晚上在家里面，老百姓們有了車充電的時(shí)候幾個(gè)小時(shí)是有可能性的。
關(guān)于100萬公里、100萬英里、200萬公里，我覺得這是一個(gè)理想的公里，很難做到。
鋰電池的技術(shù)發(fā)展方向，我認(rèn)為僅僅從外觀、體積上做一些變化可能還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。最近有人做電池，長度是2.5米，搞成了一個(gè)很薄型、很窄的電池。但是，大家注意下面的這句話“兼具了三元鋰電池的高能量密度”。這里提到的能量密度僅僅是體積能量密度，和重量能量密度是沒有關(guān)系的，所以采用這樣的方式之后，電動(dòng)汽車本身重量能量密度并沒有多大變化，僅僅縮小了一些體積而已，電池的其他性能也不會(huì)有什么其他大變化的。
還有無鈷電池的問題，如何實(shí)現(xiàn)“無鈷化”？鎳?yán)锩鏇]有鈷是不穩(wěn)定的，這是非常簡(jiǎn)單從物理結(jié)構(gòu)來說。所以至少要摻雜5%或者10%的鈷。如何做到無鈷電池？磷酸亞鐵鋰可以做到。磷酸亞鐵鋰現(xiàn)在一個(gè)很頭疼的問題，導(dǎo)電性能差。導(dǎo)電性能差意味著大電流就要出現(xiàn)發(fā)熱的問題，就要出現(xiàn)安全性的問題。在冬天的時(shí)候?qū)щ娦阅芫透盍耍芰棵芏鹊偷膯栴}，這也是現(xiàn)在無法解決的。所以我們應(yīng)該追求什么樣的電池呢？按照今天新的說法，無鈷電池我猜測(cè)很可能是高電壓的將近錳酸鋰的電池。但是這個(gè)電池什么時(shí)候能夠出現(xiàn)呢？還需要時(shí)間。
電池發(fā)熱的問題，這里簡(jiǎn)單說一下。大家可以看上面，我們是用四元材料做的發(fā)熱情況比較，這邊是磷酸亞鐵鋰。大概在1C、2C、3C的時(shí)候，用20分鐘、半個(gè)小時(shí)充電的時(shí)候，磷酸亞鐵鋰電池非常容易發(fā)熱，三元、四元材料的發(fā)熱情況好多了，這是我們用電池早就做過的系列性的實(shí)驗(yàn)。
還有一個(gè)問題，希望搞充電或者給電動(dòng)汽車充電，或者給各種各樣儲(chǔ)能電池充電的時(shí)候關(guān)注一個(gè)問題，一開始我講到了，每個(gè)電池都有自己的電化學(xué)特性，這個(gè)是非常重要的。像錳酸鋰橫軸是電壓，縱軸是SOC，大家可以看出來，在整個(gè)使用過程當(dāng)中有一個(gè)線性變化，在磷酸亞鐵鋰電池在使用非常頻繁的30%-80%之間，電壓變化非常小。所以在研究充放電裝置的時(shí)候，在制造充放電樁的時(shí)候，如果不能把這些問題解決好，燃燒了或者爆炸了，或者各種各樣的問題非常容易出現(xiàn)，希望大家注意。
關(guān)于電池的穩(wěn)定性，10年前、20年前、30年前我們做的這些數(shù)據(jù)，比如說1400之后，容量只損失了10%，2400之后，只損失了15%，像這些數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室沒有問題，但是我們從來沒有說過可以行駛100萬公里、200萬公里，我們實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)電池像人的一個(gè)指頭，當(dāng)手握成拳頭的時(shí)候就不是那么回事了。這個(gè)問題大家一定要注意。
不管怎么說，到了今天，從當(dāng)年我們創(chuàng)造的輝煌，中國第一條鋰電池蒸汽機(jī)材料的生產(chǎn)線，鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料，到北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)的電動(dòng)公交車都是我們親手打造的。
到了今天中國僅僅充電就有這么多朋友在做，感到非常高興。但是，我們依然有很多很多的問題需要解決，怎么解決？這樣的會(huì)議也許是一個(gè)方式，因?yàn)檫^去5年大家看到了，今年一年電動(dòng)汽車的行情大家也看到了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有我們想象的那么樂觀，燃燒爆炸到處都在出現(xiàn)，怎么解決這些問題？需要大家聯(lián)合起來。
從最近的一些報(bào)道，還有最近一些我個(gè)人的一些理解，我想總結(jié)一下。對(duì)于電動(dòng)汽車行駛距離的問題，平常可以看到有人報(bào)告這個(gè)車行駛406公里，408公里。我覺得將來應(yīng)該做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它不應(yīng)該是以電池或者電池模塊出廠的東西來說電動(dòng)汽車行駛的距離，比如至少把春夏秋冬的因素結(jié)合起來，把這種電池放電平均電壓的問題考慮起來，把過去的歷史考慮起來，所以給出這樣的電動(dòng)汽車行駛距離是比較合適的。
充電功率大小的問題，我們需要快速充電嗎？我認(rèn)為今天電動(dòng)汽車在我們的社會(huì)作為一個(gè)代步的工具，并不需要快速充電。快速充電會(huì)導(dǎo)致很多今天解決不了的問題，我在家里面一晚上充電，回了家慢慢充電去唄，對(duì)電池也沒有損傷，又不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。所以很多公司把精力花到了大功率充電上去，我認(rèn)為可以，但是有大量的問題需要解決。今天我們需要解決的是讓更多人使用上廉價(jià)、安全的電動(dòng)汽車。
電池的種類太多了，有一些朋友希望我簡(jiǎn)單介紹一下，我也不想多說，大家感興趣可以下去看看PPT。電動(dòng)汽車基本上用三大類電池（見圖），日本人在他們國內(nèi)基本上看不到鋰電池電動(dòng)汽車的，日本這個(gè)國家是很小心大力發(fā)展著電動(dòng)汽車。
最后，氫燃料電池是我們的一個(gè)方向，但是甲醇燃料電池大家更要關(guān)注，我個(gè)人認(rèn)為甲醇燃料電池和鋰電池的結(jié)合，可能是未來小型電動(dòng)汽車、大型電動(dòng)汽車結(jié)合的一種動(dòng)力，甲醇作為液體大家都知道，50%的甲醇燒都燒不著，但是濃度高一些的，一升甲醇可以產(chǎn)生2度電，5個(gè)瓶子的甲醇就可以讓電動(dòng)汽車跑100公里。大家想一想，方便攜帶、使用方便、制造容易，希望大家多關(guān)注。
謝謝大家！
