影响客车业|微宏何欣：从用户角度思考动力电池系统设计

2016年12月23日，在2016-2017年度中国客车行业发展高峰论坛上，微宏动力系统(湖州)有限公司高级销售副总裁何欣以《从用户角度思考动力电池系统设计》为题，发表了主旨演讲。具体内容如下：

　　我今天主要汇报的四个维度的思考，一电池行业的现状和趋势，第二我们快充电池的一些基本特性和其他锂电池的对比，第三快充电池目前产业化的情况和我们市场应用的情况，第四对我们微宏团队的背景和我们一些未来的发展规划做一个汇报。

　　在我开始讲之前，我想跟大家分享几个小小的案例，今年在美国举办的世界创新论坛上，美国的前能源部的部长朱棣文教授，他也是诺贝尔奖获得者，他提出了对我们电池的一些期望，未来的电池应该可以在满电的状态下让车辆行驶200英里，第二十分钟快速充电，让我们汽车再行驶100英里。大众现在跟我们也在做非常紧密的接触，它提出来的技术的要求是充电15分钟续航300英里。那么实际上我们现在动力电池在应用的过程中，还是存在一些非常多的问题，第一个就是续航里程比较短，主要是电池的能量密度不够高，第二个充电速度比较慢，第三个成本高，第四个在严寒酷暑下，它的耐受能力比较差，那么这也让我想起来我在北京的一些朋友，他们在冬天开电动车的一些感受，非常冷的这种温度下，可能只有0度，这时候我们电池没有电了，他要开到我们充电站去加电，首先排队，在寒风瑟瑟中排队可能要排两个小时，把这个电池充到大概可以跑还要充半个小时，就它的使用感受基本上是非常差的。我们开玩笑说，买这些电动小车，这些人可能都要买一个有加热功能的羽绒服，因为他基本不敢开空调，开空调能耗就更重了。

　　今年我参加了夏季的百人会上，欧阳明高老师也给我们分享了，国家制定的战略就是到2020年我们要推出300瓦时每公斤的锂电池，但是锂电池真的做到这么高密度的时候，它的安全性挑战就变得非常大。那么特斯拉也作为我们电动车的一个先行先试者，它在今年推了一款T90D的车型，这个车一次行驶的里程是三百英里，但是这个车的寿命基本上只有八百次，它是基于用户一个星期满充满放做一次这么一个充电，那么基本上在八年的寿命周期里，它算下来一共是四百多次电池的需求寿命，它觉得它这个八年质保是可以做得到的。但是往往因为特斯拉它在全球也做了很多的超级充电站，主要是为了解决我们用户里程的焦虑，就是我们开到外面的时候，这个车没有电了，你可以给它做快速充电，实际上我们跟特斯拉工程师交流下来，他是非常不希望你去做快充的，因为快充的情况下这个电池寿命衰减特别快，说明在不同的材料体系下，电池能不能做快充，取决于它本身的材料体系能不能做到这么长的一个寿命。

　　所以快充其实涉及到两个非常重要的观点，第一点就是我们的快充情况下，寿命到底能做到两百次，还是一千次?还是一万次?第二点到底什么叫快，原来的六小时的充电，你把它做到一小时也叫快充吗?我们一直做得是十分钟，十五分钟，不改变大家在燃油车时代留下这么一个习惯，可以把车开到加油站，中间上个洗手间，这样一个模式我们认为是真正的快充。前面分享这么几个小小的案例，微宏公司在2008年通过从用户的使用习惯来进行分析，制定了三大技术研发目标，第一点就十分钟快速充电，第二点我们动力电池要做到长寿命，这也是汽车工业设计里面的一个准则，就是我们动力电池的成本现在已经占到整车40%-50%这么一个成本。那你的电池如果不能做到跟我的整车等寿命，那么这个车的使用成本就实在是太高了。过了三年，四年谁能换得起这个电池?那么第三点就是安全性的问题，那么锂离子电池非常不安全，今年有几个事情，特别是三星的Note7发生了爆炸，那么大家一定很疑问，经过这么多年的发展为什么还会像三星这样的大型手机公司，怎么还会出现这样的安全问题?就因为锂离子电池本身这么一个化学的特性所带来的，所以微宏在今年的3月份，在我们北京的水立方推出了我们完全不燃烧的电池的技术，这个也是我们终极的解决电池安全问题的一个方案。

　　这里是我们两代的电池产品，2009年就推了第一代的钛酸锂电池，5-10分钟可以充满电，它的寿命是非常优秀，两万次的充放寿命，它的缺点就是能量密度低一些，刚才大家也都提到这个事情了，那么瑕不掩瑜，它应用的范围还是非常光。那么右边这一个是我们2013年问世的，它在保留原来钛酸锂的这么一些优异的性能上又做了一些升级，它的参数就是能量密度大幅度提升了，那么到了今年的年底，我们又推出了第三代的锂离子电池，新一代产品能量密度已经达到了670瓦时每公斤。

　　我们把目前世界上主流的一些电池性能做了一些简单的对比，那么前面的这两列是微宏的碳酸锂，第三列也是我们现在大规模在用的一个产品，那么第四列是特斯拉用的NCA，包括日本他们在用的锰酸锂，那从这张表上我们可以清晰的看到，钛酸锂它充电是非常快的，完全解决用户等候充电时间的问题。随着大规模的应用，产业化，规模化之后，钛酸锂的成本也得到了大幅的下调，能量密度也提升到了170，整个来说产品的综合性和竞争优势大大提升了。碳酸锂最近炒得很热，我这边有大概三张PPT简单说一下，它的优异性能是来自于哪里。这里面有一些定性的一个解释，那最主要的碳酸锂这个粉体是放在我们锂电池的负极，那么这个材料它有一个特点，就是锂离子在充电和放电的时候，它是携带锂子跑到我们电池里去，确保我们产品超长的循环寿命，纳米的结构又提供了超高的倍率充放能力。第三点也就是刚才提到的，它环境的耐力在极端的温度条件下，它也可以保持特别优秀的容量。

　　所以这是美国阿贡实验室，美国能源部旗下这么一个结论的东西。第二页其实就是从分子结构来说，左边的是石墨的粉体，右边是碳酸锂的结构，石墨简单讲就像我们家里面吃的面包片一样，它是一层一层的，锂电池在不停的充入和充出的过程中极有可能会发生坍塌的问题，所以碳酸锂它最大的优秀之处就是它的结构非常稳定，在八年甚至十年的这么一个使用过程中，它整个的形态都可以保持它原来的这种，叫零应变的这么一个形态。但是碳酸锂这么好，经过这么多年，为什么它没有得到大规模商业化的，非常大规模的应用，现在我们看到的数字，在我们国家应用还是70%以上，那么其中有一点是技术上的问题，就是说碳酸锂其实这个产品，它有一种脏气的问题，最终会导致我们产品破裂。它通过对粉体的这么一些改性，对电解液的改性，把这个脏气的难题彻底解决掉了。

　　所以这是我们自己在实验室做的一个碳酸锂寿命的测试曲线，大家可以看到它在6C充放的情况下，可以保持到两万五千次以上的这么一个非常好的寿命曲线。那么第二部分我想分享一下，我们快充电池的一个产业化的情况，全球产业化碳酸锂主要的一些企业，日本的东芝是做的最早的，我们主要的团队有来自美国，也有来自中国的，最主要的是微宏基于碳酸锂的材料，我们又进行了一系列的升级研发，我们这个团队还研究了碳酸锂的分子特性之后，又推出了第二代，第三代的产品，大大降低了我们生产的成本，还有解决了很多应用上的，包括安全产业化，能量密度这几大难题。所以目前我们在市场上应用以及超过了一万五千台，就每天在全球跑的这个车辆超过一万五千台，而且非常骄傲，非常优秀的是我们在欧洲的市场份额，占到了整个2015年欧洲的30%的市场份额，这应该是我们中国客车在走出去分量最大的一个行业。

　　在中国，我们的应用范围也是非常广，搭载微宏电池的大巴车，每一天都在负责大量运营的工作，我们跟佛山共同联合打造了我们华南快充的一个示范基地，也是我们真正的客户，它使了这个快充的车之后，发自内心感觉到它确实非常能够解决我们公交人运营的需求。所以走到今天，我们也非常感谢在座的很多客车行业的朋友，公交行业的朋友，很支持微宏的工作。那么我们现在一共有两百零七家公交公司，都在运营着搭载微宏电池的这么一个车辆，一共有33家整车厂，都已经跟微宏开展了或多或少的合作。还有6家其他的，在重工的一些行业，包括港口的一些行业的客户。这是我们在2011年最早在重庆投放的一个快充的充电站，大家可以看一下，这个充电站跟我们现在的加油站是完全一模一样的一个款式，它就是跑几圈之后回来进行5到10分钟的快速充电，完全不影响我们公交现在发车班次，运营调配的原来特点。所以这些车辆已经运行了超过五年，整个累积快充八千次，我们电池每一年去抽检，它容量是小于7%的，通过重庆这么一个项目，也确定了微宏的碳酸锂在重庆的地位。现在我们重庆路上在跑的车辆已经超过了一千五百台。

　　这是我们在德国明斯特参加欧洲的一个计划，一共是四台的纯联动，因为进到了德国汽车工业制造老家，很不容易，它从全球一共挑选了六家电池供应商，微宏作为中国唯一代表。我们在重庆、深圳、苏州各个地方都有很多的纯电动大巴了。那么北京公交也是从2014年开始，从原来的慢充以及换电全面切换到了快充的模式。目前我们在北京已经交付和在路上运营的车辆已经超过一千台，这两年运营下来确实效果非常好，这里有一些公交，我们公交采访他们的一些语录，我就不一一去念了，总体来说使用过快充的公交客户，它的客户黏性是非常强的，用过了之后都说好。

　　我把我们微宏公司的概况做一个介绍，微宏动力成立于2006年12月份，我们现在一共有一万五千台的电动巴士在线运营，到现在我们产品是零安全事故。截止到目前为止，我们已经有接近一千名的研发人员，整个公司有三千多人在全球，在2015年的时候也被浙江省认定为省级重点的企业研究院，其实微宏的前身是做海水淡化处理和污水处理的，我们是做里面纳米的高铝膜的，所以我们原来的这么一帮所有的团队搞化学，搞材料的团队，延伸到了我们动力电池的行业。所以我们叫微宏是为动力电池而生的，我们原来没有搞3C电池的这么一个背景。所以我们就是从客户需要什么车去做研发，去做研究，目标就是快充，长寿命安全，让用户真正把这个车用得方便，用的省心，用的舒心。因为我们在英国有一千台巴士，所以我们在今年的6月9日荣获了英国的《金融时报》转型创新商业奖，有来自全球140个国家参加了这个奖项的评选，我们是作为中国的唯一代表，所以这是中国人的骄傲，只是我们在宣传上可能平时都比较低调，没有把这些国外拿的大奖拿来做重点宣传。

　　那未来我们的产业化的一些计划，从2017年开始，我们有2G瓦时的投入，同时搭载我们不燃烧的电池技术，完全解决我们用户的安全隐患，到2019年的8月份，我们会推出300瓦时每公斤的，这也是跟阿贡实验室新合作的一款产品，产能达到8G瓦时。

　　最后我想跟各位分享一下，就是我们把动力电池比作一棵大树，我们觉得它的根就是这三个要素，十分钟，快速充电，长寿，不燃烧，我们真的把这个根牢牢扎在泥土里之后，我们的能量就可以像上面的枝一样越长越茂密，但如果三个最根本的东西没有搞好的话，所有的东西都是虚的。所以我们想跟大家一起来把这个新能源事业，基于把这个根做好。