万向一二三石先兴：高比能软包装动力电池开发进展与趋势

2021年3月19日，由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池（CIBF深圳）国际交流会在深圳隆重召开。大会期间，万向一二三股份公司高级项目经理石先兴以《高比能软包装动力电池开发进展与趋势》为题发表了主题报告。

以下为演讲实录：

各位嘉宾，大家下午好，我是万向一二三股份公司的石先兴， 非常感谢行业协会秘书长张雨总的邀请，由我介绍高比能软包装动力电池开发进展与趋势。

万向一二三是万向集团全资子公司，公司总部位于杭州，全球员工总数超过3000人，研发人员超过1200人。目前建有8Gwh的软包装锂离子电池产能，而美国A123的定位主要是面向美国的主机厂提供电池技术业务。在美国沃尔瑟姆有100多科学家的研发中心，这个研发基地侧重于前瞻性的锂能材料开发、固态电池的开发。此外，在欧洲还有两个基地：1.捷克，有建立12伏和48伏的工厂；2.德国，拥有面向欧洲主机厂服务的工程技术中心。

万向一二三公司产品的范围有四个板块，动力电池是软包装三元为主，公司拳头产品是48伏微混系统，基于自主知识产权的超级磷酸铁锂正极材料的产品。储能在过去保持了稳定业务增长。最后一个板块是F1电池业务，自2008年起与F1赛车企业建立长期的合作。

自2012年收购美国的A123公司，成立之初基于纳米磷酸铁锂材料，它的功率密度很高，低温性能也很出色，我们在此基础开发出了超级磷酸铁锂，目前是应用在48伏系统。EV和PHEV是软包装的三元，已拿下了大众MEB定点。这里顺便介绍一下我们提出了万向创新聚能工厂，2020年起已经开工建设了。

第二部分介绍高压电池的趋势。当前欧洲的碳排放法规在全球是最为严苛的，2019年更新之后，新销售的汽车排放的指标低于95克/公里，到2021年起，百分之百的销售燃油车碳排放必须要达到这个标准，倒逼着欧洲大型主机厂不得不向新能源转型，如果不满足的话，就面临巨额的罚款，并且对品牌的美誉度、市场份额的流失有很大的压力。这个角度来说，欧洲主机厂纷纷转型向电动化。国内在前些年是补贴推动电动汽车的快速发展，双积分政策应该是接替补贴政策刺激NEV发展，根据工信部的指标，2021-2023年，对应的新能源汽车比例14%、16%、18%，也就是说，预计在2025年，NEV的目标要做到500万台/年的份额，这个市场还有很大的增长空间。

新能源汽车从技术的角度，2014年PACK系统搭载力度不到90Wh/kg，2020年PACK做到160-170Wh/kg，而且到现在还在持续的提升，这带来了一个好处，就是相同重量电池带来车辆续航历程的提高。另外是能耗水平，以前电动汽车很大的痛点就是续航历程，目前为止是极大的缓解了，这也是通过技术进步来带动电动汽车市场快速的市场化很核心的内容。说到电动化的转型，可以看到很多的车企纷纷推出自己的车型，百花齐放的趋势。、核心重点就是电池，慢慢会走向平台化，且越来越集中，带来的好处有两个：1.平台化可以缩短新车型投放的时间。2.随着平台化规模增大之后，综合成本就会下来，老百姓也会非常关注性价比。从这个角度来说，市场上终归走向集中的平台化的趋势。

说到能量密度提升，讨论动力电池系统有两个方面：1.PACK系统的结构优化存储效率提升；2.PACK材料轻量化，这也是提升能量密度很重要的途径。电池能量密度提升有两个方面：1.采用高比能正负极材料；2.集流体、隔膜更薄，也能提升能量密度。中国制造2025相关的要求，2025年单体电池做到400Wh/kg，2030年做到500Wh/kg，核心的一条还是材料体系的升级。今年上半年，动力电池非常的火爆，火爆到什么程度？这个行业已经不是要讨论你能不能提指标的问题，而是你能不能拿到材料，而且大家纷纷在涨价。从我的角度来看是肯定的，铁锂有很大的空间。但我们相信A级车、B级车主流选择上，三元肯定还是主流。

说到很关心的话题是安全，电动车安全是极为重要的内容。2020年韩国三大动力电池企业在全球动力电池装机量达到35%，但是2020年宝马和福特搭载了三星的电池，因为安全问题召回；现代搭载LG的电池也被召回。电池安全大家一定要重视，一方面是从电池设计到电芯设计、PACK和制造设计要提升。对于国家的标准侧，有必要趋严格，加严是对每一家企业长远发展健康有力。

另外一个关心的问题是快充电，快充受益于电池材料和结构设计在过去几年的长足进步，长足技术取得了长足的进步。预计2025年小于15分钟，甚至12分钟充进80%的电量，这依赖于电池。我想强调的是，未来快充的定位应该是应急，慢充还是为主的。

接下来就是万向一二三的高比能动力电池的技术进展，我们开发高比能动力电池，在美国有研发基地，也是借助中美双方的研发资源户部的关系，一方面是跟美国企业、研究机构建立合作，针对材料的机理、失效分析，如何改善这些材料，做了很多工作。中国在锂电产业链完备的优势，想办法把这个优势放大。在核心基础上，应用在产品当中，这跟国内的上游合作伙伴建立了很不错的关系。

镍三元材料在跟电解液反应的时候，它释放的氧气对安全不利，而掺杂和包覆不同的元素，数据表明循环寿命可以很显著提升；而且还有对于安全的改善，底部这张曲线可以看到，它的热稳定性得到了提升，右下角还有针刺的结果，表明可以改善材料的安全性能。

通过开发的正极的添加剂，可以看到在明显改善安全，通过针刺、过充、挤压，循环也不会有太大的影响。

这个是811的应用，811和石墨的搭配体系可以看到，通过包覆之后，循环没有太大的差异，而且率先在国内通过811和石墨体系的针刺滥用测试，也是很好的验证。

基于811的体系开发了90Ah软包电池，能量达到300Wh/kg，也拿到了认证报告。

最后介绍一下A123固态电池的进展，我们知道固态电池瓶颈还是在于电解液跟活性材料的界面稳定性，毕竟全固态的电池比液态电池的活性物质接触面积小，如何改善接触界面是一个技术难点。我们也做了一些工作，也在美国投了一些公司，我们2020年做出了A样，目标是希望能够在2024年SOP。固态电池最大的优势还是安全，如何借助超高的能量密度400Wh/kg甚至是以上，把固态电池安全特性发挥出来，这是行业有实践意义的突破。

最后，谢谢大家。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）