吴凯：材料研发将是动力电池下一阶段比拼的决胜局

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网易汽车11月6日报道

10月31日，以“聚焦绿色新能源，推动交通电动化”为主题的新能源科学与交通电动化国际论坛举办，宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家吴凯发表题为“加快形成新质生产力，先进电池助推全面电动化”的主旨报告。

以下为嘉宾演讲实录：

今天非常荣幸能参加这次论坛，非常荣幸，能和新老朋友们一起来交流和分享关于行业未来的一些思考。刚才李老师介绍了，我切合一下论坛的主题，发言题目就是《加快形成新质生产力，先进电池助推全面电动化》。

我的报告从三个方面给大家做一下汇报。

首先给大家汇报一下我们看到的一些理解，就是全面电动化带来一些什么样的新机遇。我从两个方面来看。

首先从应用端，海陆空的应用来看，全面电动化现在到了什么样的情况，能给我们带来什么样的机遇。

首先给大家汇报一下陆域交通电动化，我们总结一句话“正在按下加速键”。新能源汽车领域的驱动有两个：第一是我们乘用车渗透率逐年大幅增加，在中国已经从原有的政策驱动的市场，原来国家给补贴，给很多激励政策把市场带动起来。到今天已经完成变成了市场驱动的新阶段，不再需要政策驱动了，我想也是政策给行业带来的好处，我们经过一番努力也完成了国家给我们的任务；第二，电动化的车型基本做到全场景的覆盖，比方说道路客运、城市配送、重载运输、工程机械等等都可以看到电动化的身影。

从这个意义上来讲再说说动力电池的电池方面。电动汽车的推广大家看到阶段有两个特点。我们从做电池的方面来看，起初主要是中日韩三家在做，逐渐的中国就处于大额领先的阶段。但是大额领先阶段的话，即使到去年，如果我们把中国市场去掉，到去年还是LG排在全世界第一。但是加上中国就大幅度领先了，但是中国市场比较大。今年最近几个月来，我们即使把中国市场动力电池全部去掉，只看海外部分的，宁德时代也处在第一的位置上了。

汇报完陆域交通运行。我们再看看海域交通情况，我们用了这个词，“按下了启动键”。全球的船舶大概什么样的？我还是比较喜欢船舶电动化，因为大学读书学造船的，不是学电池的，只是后来学电池了。全球船舶的保有量有3500多万艘，刘理事长原来也是造船行业的，对造船很有情结。但是今天这么多船，真正认证的电动船的船只有586艘，可能还有一些是没有经过认证的，加在一起可想而知，和3500万艘相比就是九牛一毛，差的很远，是很小很小的数字，忽略不计。我们也看到一个现象，近年来船用的锂电池的出货量很大，当然有的可能是做样品，我们看到中国的长江、珠江等等都有电动船舶，海外进来新加坡一些地方也不停的找我们，想要船舶的电池的样品。我也看到一家机构的预测，中国电动船舶到2050年锂电池的需求量超过11GWh，今年应该说接近零，可以忽略了。所以对海域我们认为未来潜力巨大，所以说已经按下了启动键。

第三块是空域，只能说“按下了预备键”。近期我们看到四部委联合发布了《绿色航空制造业发展纲要》，为我们指明了发展路线。宁德时代今年上半年发布了一款新的产品凝聚态电池，单体能量密度能达到500Wh/公斤，这个电池实现电池的高比例和高安全兼得。我们做这款电池就是要把使用场景延伸到航空领域，这个电池有个不足点就是成本比较高，但是航空用得起，目前正在进行民用电动载人机项目的合作开发，和某飞机公司一起做开发。我们航空器的标准和测试都是按照它们的标准做的，也满足航空器的指南要求，我们第一个送样成功了，今年年底送第二个样，我们内部测试看没什么问题。

先给大家汇报海陆空的应用来看我们电动化在什么状态。

第二点，动力电池全球出货量怎么样，今年大致不敢肯定百分之百，应该进入了“TWh”时代，往年到了几百个GWh，今年大概到1个GWh，按照机构预测，不止一家机构，这么多家机构预测，到2030年普遍预测超过5TWh，意味着电动化市场后面空间巨大。

以上是我给大家汇报的第一部分。

第二部分，给大家汇报一下中国今天动力电池全球领先了，我们如何保持好领先，这个问题我们一定大家要有个共识。

我的理解来说，我们要让领先可持续、要让发展可持续，我就用了这个名字“新质生产力助推电池行业迈向高质量发展”。

“新质生产力”不是我搞出来的名词，这是我们国家领导人说的，不是我起的名字。我看到一个报告，习近平总书记书记指出，“要积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业，积极培育未来产业，加快形成新质生产力，增强发展新动能。”“新质生产力”这个词，新、质量高，这个词汇也不是很难理解，要想理解一下传统的生产力就是需要大量资源投入，一般是高耗能的等等等等。新质生产力毫无疑问效率要提高、质量要提高，这应该就叫新质生产力。我们动力电池、新能源产业研发涉及到高新材料，而且大家知道，第一，生产需要大规模才有效果，第二，还有高异质性，这些特性都决定这个产业更需要加快新质生产力。

说起新质生产力和传统生产力相比我们要做点什么事？按我们理解创新驱动是一个关键，我们要加强创新核心竞争力，那就需要什么？需要高投入、强人才、重专利、广合作，这是我们总结的。宁德时代我们在研发上这两年投入数百亿，我们现在研发人员大概18000名，专利募集超过22000项，我们在专利投入和专机数上保持这个行业第一。我们和国内外106所高校，29家科研院所，6位权威院士专家展开非常深入的合作。开放了创新生态，帮助我们不断探索一些前沿的科技。

要形成新质生产力，在研发层面各行业都在强调这一点，我们尽快向数字化、智能化转型，这很是明确的，特别我们电池行业非常有价值。举个例子，我们公司20多年前就开始开发锂电池了，早期我们做材料方面也做了不少创新，但是主要靠中国式炒菜工夫，靠试错，大家也有一些想象力。但是怎么看它合不合理？一般就靠试错。但是今天大家看到这样的办法费时费力，效率比较低下。我们材料到今天大家有人工智能等等，材料的排列组合有很多种，里面可能有很多，但是要大海捞针很难。我们要借助数学模型，这个非常非常有价值。我们从几百万种材料中选几种，并且时间要缩短成个把月，你找个新想法，不要说我开发一年两年，根本赶不上趟。我们要借助我们数学工具计算，要把速度加快，个把月把你的想法要变成现实。不仅如此，算法还可以不断的迭代和优化，持续提升我们的效果。

从我们的判断来说，动力电池一个领域，材料研发将是动力电池下一阶段比拼的决胜局，就在材料研发上。

除了材料，电化学的正极、负极材料、电池单体，我们在实际应用中还需要进行大量的模拟仿真。之前大家知道电池行业，特别我们消费电子走过来的，那时候我们一个产品研发出来能不能用？我们主要是进行一些简单的测试，比如安全上我们用滥用测试，比方说给他一个条件下震动，我们撞击一下等等等等这种测试，往往是一种静态的几个参数模拟。但是我们也看到，我们经常看到一些车着火了，大家可以看到多种多样的系统发现每一次极端情况的发生，第一都是偶发的；第二，往往是多重因素共同作用的结果，而不是单一因素。比方说电池撞击一下就着火了，你遇到一个场景就是撞击，往往伴随着高压的短路等等，很多东西连在一起。任何一个变量，每个变量的变化都会造成结果很大的差异。所以我们除了滥用测试，还围绕电池的全生命周期与实际应用场景进行材料、电芯到系统动态测试，这个很重要，根据实际场景进行动态测试。对消费者实际遇到的诸多问题，比如车开时候底部磕碰，车撞成那样，比如下大雨进水等等，遇到这些问题我们公司都设计了一些针对性的测试，而不是单一的测试。

第二个是电池的研发不能仅仅停留在某一个使用的环节上，而要从全局出发，进行全生命周期的考虑。这样的目的是什么？把电池的最大价值发挥出来，一方面电池回收力度要加强，因为回收有价值，不是零，价值还有不少，不但环保同时有价值，一定要回来。我们还要探索梯次利用。梯次利用在电动汽车使用上也很有价值。梯次利用就相当于把油榨干，往往电池用了一次，八年20万公里，或者五年50万公里，你做到好一点的电池的话，它的衰减只有20%，还有80%，你为什么不把它用完？再用价值就发挥，这样才能充分把成本降下来。

说到这个问题，大家说寿命容易做长吗？刚才我们谈到新质生产力，这方面你研发要有力道。实际电池增加很有限的成本可以把很多性能很有提高，比方寿命，可能我成本增加5%可以把寿命提高一倍，那这个价值就非常之大了，所以这块我们这个行业中国同行们一定要一起加紧努力，这是非常值得的一件事情。

第三个电池创新还要面向多业态融合。电池正成为新能源体系中基础性和支持性的单元，需要各个领域深度协同。比方说我们说补能，我们在车里最希望的是快充、超充，像加油一样的时间大家可以接受。还有另外一个方法就是换电，为什么我们公司也积极推进换电？换电带来另外一个好处，今天新能源汽车价格贵，实际上就是成本高的一点，高在哪儿？电池成本高是一个核心。那怎么办？能不能买车的话，就不买电池，电池我租给你用就行，这样一下省下来，当然你也需要换电，否则这个东西搁在一起就不好办，所以换电模式也不错。换电不但有这个好处，同时带来额外一个好处，刚刚我们说电池能不能梯次利用，能把最大价值发挥出来，让成本降到最低。如果说我今天把寿命做好了去换电，这个担心就没有了，因为换电它容量还足够，为什么不去换，何必让它退休呢？所以在换电商业模态里，梯次利用不成为一个问题，本来就一直用，一直用到死，所以换电是非常好的在市场具备竞争力的一个方向。只要我们把长寿做到位，这个业态一定很有前途。

再讲讲集成。刚才廉总也讲了，我们说电池要提高能力，暂且需要他费劲。整车我们往往靠集成做一些轻量化也好、降成本也好，这是非常重要的，刚刚廉总讲C2C、C2B都是方向。我们包括底盘的开发，我们不做车了，但是底盘的运行我们做。我们叫CIC，第一个是C是集成，第二是智能，我们做集成智能化的底盘。刚刚廉总介绍了，这个好处我就不多说了。宁德时代为什么还愿意做这件事？因为不做车的，但是我们还有另外一个很大的好处，我们做这件事另外一个目标说是我们如何把底盘和上下身，不单在结构上把它去掉耦合，成本上也去掉耦合，我们希望开发这个产品，缩短整车厂的开发周期。比如原来开发一个新车3-4年，用我们这个东西一年之内就可以开发出来了，这是我们追求的另外一个目标。

能源领域刚才廉总也介绍了，我们这个车它的能源不但是你开车用，实际上也是个能源，包括我们分布式的家里面屋顶上的光伏板，很多分散的都可以给我们能源做贡献。但另外有个小的不足，这个单元太多了，每一个都接上电网，那个数量多巨大。我们宁德时代也在积极和电网配合，我们做一个能源聚合概念。比方说我们把这些城市所有车、所有加屋顶的光复板聚合在一起，通过一个虚拟的软件管理聚合在一起，这个节点和电网就发生关系，我把能源激活，这个方向也是未来移动式的能源走上电网非常重要的一点。

最后给各位汇报一下宁德时代动力电池了一些创新应用和思考。

1、安全性

刚才欧阳老师已经介绍了很多了，安全毫无疑问是底线，这个是不能和其他的，比如能量密度可以低一点、成本可以高一点，这个大家可以想办法容忍。但是安全是不是容忍是免谈的，安全必须达到要求。刚才欧阳老师介绍了非常全面的安全了，我这里重点强调一点，一款产品很重要的一点，刚才欧阳老师介绍了。在某种情况下如果一个单体出现了热失控，整个电池包不要出现鞭炮一样的连锁反应，我们叫做“热扩散”，单词名字叫NP，No Propagation，这个是安全上非常重要的一点。一个单体出问题了，外面可以看到烟绝对没有火，也不会造成人身安全。但是连锁反应了，外面可能看到火，其次人身安全出现问题了，我们这块非常重视。中国动力电池国标热扩散规定了一个时间值，看到这个信号5分钟不能发生热扩散，这是我们国标。宁德时代企标升级了，因为我们认为这个事太重要，我们要无限长时间不能发生热扩散。我们怎么做？目前我们做了四代NP规划，目前上市产品是第二代，1.0是欧阳老师说的被动防护，哪块可能有短路的风险你加强，不要总产生短路，哪块有高压打火风险绝缘了。今天我们走到NP2.0主动隔离的办法，我们实验中看到两种情况，一个电池出现单体失控一定有喷出物，电池包会有喷出，外面看不见。喷出东西往往含碳很多，它一路走电的。它一落下来，如果落下来，一个电池包可能400-800伏，它这个高压包有很多高压短路的话，如果两点是低压比较高就会短路，就会产生着火，整个包会着起来，这个比较可怕。那怎么办？我们想个办法，我一要喷出，高压远离，怎么喷碰不到高压。第二点，一辆车出问题了，停止再生路边有毛病了，比如冒小烟怎么样的，完了车放上很多人围过来，可能过半小时又着火了，这个现象是可以发生的，我们怎么办？我们就想了一个办法，在电池包里面做一个设计，一出现这种情况立刻让电池包放电，把能量放掉就没事了，我们可以用车里空调等等等等，一接到信号我就立即启动放电，这就逐渐变安全了。我们还有3.0、4.0，4.0故障降维，我们之前总结过很多模式，电池出现热失控，如果你车在高速上突然停下来也是很可怕的事，也很糟糕。我们想法就是我们找一些技术，即使一个单体出现某种意外的模式了，整个电池包还能坚持运行，车还能坚持开，这就是我们4.0追求的目标。

2、高比能

这一页是我们公司的路线图（PPT），关于能量密度的路线图。路线有多种，总体来说认为路线多的话，是互相不打架的，将来有不同的路线会同时存在，这个路线图有一点市场上比较火热的就是固态电池，固态电池是能量密度高的，就是刚刚介绍航空也用了类似的办法，达到500W没问题的，这个方向一直追求。宁德时代也在努力做这方面的研发，刚才欧阳老师也说了，可能2027-2030年可能量产，我们这一点和欧阳老师概念一样。

当然现在还遇到一些问题，有两块：1、锂枝晶问题，锂枝晶生长是一个大问题，一短路导致失效，枝晶。宁德时代开发了一个界面增强技术，让锂枝晶相对比较均匀，不容易形成枝晶，我们已经做了比较不错的水平。我们能让电池密度达到每平方厘米20毫安时候不形成锂枝晶；第二是固固性的问题，因为都是固态，颗粒材料分离，密度就变大。这块我们也开发了双相导通网络技术极大提升固固界面的稳定性。我列了一下数据，我们今天对全固态电池能做到循环6000圈，我们这个数据是实验室的，做的很小的电芯，一片正极一片负极压在一起做循环，这个一旦放大我们肯定做不到，但是我们逐渐看到问题，得到突破，我们有信心能把这个技术攻克下来。

高比能电芯单体这块系统集成，我也不多介绍了，刚才廉总也说了不少。我给大家介绍一下宁德时代最新的今年发布的麒麟电池，我们把几个方面，像横梁、缓冲、冷却把这几个功能合在一起变成一块板，这样效率大大提高，集成效率达到70%多。我们今年在极氪车上已经落地了，用这个电池技术实现了一千公里，已经上市半年多了。

3、长寿命

长寿命正极、负极都有很多贡献，也包括电解液，我们也做了很多工作，我们正极开发了纳米铆钉技术，我们正颗粒极循环的时候铆钉容易出现破损，三元材料，你可以看到循环有破损，一破损就会消耗电解液，使表面的粒度增加，对寿命很不好。我们纳米铆钉技术，一万圈循环也没看到颗粒有破损现象。第二是负极，因为我们寿命衰减主要在负极或阳极里产生负反应，如果减少负反应，一个阳极曲线怎么减少，第二个SI消耗怎么变慢，这个包括我们机理上的负极，也包括我们自修复电解液。自修复电解也说的好像悬乎，就是我们阳极再循环过程中也包括存储，动态变化的，动态变化就有锂参与反应，锂一参与反应毫无疑问容量减少了，如何让活性锂不参与反应这就是宁德时代开发的自修复电解也。

4、超低温

里程焦不焦虑，充电时间大家能不能接受，和加油的区别。还有北方到冬天了，一下子里程变短了，充电时间变长了，大家也很难接受，这块宁德时代我们也做了大量的工作，不论是负极材料我们就做了快离子环境，低温电解液，电解液导电很重要，低温电解液我们做了很重要的事情。其中还有很重要的一点，大家有时候可能忽略一点粘结剂起了非常重要的作用，我们正极负极都开发了，叫刚柔并济粘接技术，对冬天低温的提升有巨大的帮助。

5、超快充

超快充我们今年发布一个“神行电池”，刚才主持人介绍了，我们今年发布的“充电十分钟，神行八百里”，不用“四”，因为“八”在中文好听一点，所以用成“里”了。这个我们现在三元电池一直在做，但是三元毕竟成本高一点，我们希望做一款能快充或者成本价钱不能增加的电池，用三元太贵了，我们也实现了个。大家知道铁锂材料内部比三元差一点，我们费的工夫多一点，但是这块搞定了。

6、智管理

大家做智能化，刚才廉总讲了很多智能化，我们电池也需要不少智能化。宁德时代我们有一些有利的地方，我们出的电动车的量全球做电池我们最多的，我们现在在市场跑的，我们能拿出的数据大概接近一千万辆车，船舶很少，但是也有些船，我们数据都拿回来了。我们用这个数据经过现在智能计算，我们把特征化逐渐建模，把算法进行标的，通过大数据等智能的一些办法，目前我们已经开发出一套算法，能对市场端可能出的问题及时出现提早把预警拿出来。目前我们看到这个方法是非常有效的，我们的提前量都能超过一天以上，能及时把问题预警出来，把问题及时制止住。

这是我今天汇报的第三方面。

最后给大家展示一下这张图（PPT），这是宁德时代一张能量图，电池广泛运用于各行业，我们希望能够与各行业的伙伴们一起精诚合作，共同为新能源产业贡献智慧力量，为人类开启能量自由大门，谢谢大家！