WNEVC 2021 | 合肥國軒高科動力能源有限公司工研總院常務副院長徐興無:動力電池全產業鏈生態構建
2021年9月15-17日,“第三屆世界新能源汽車大會”(WNEVC 2021)在海南國際會展中心盛大召開,由中國科學技術協會、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局共同主辦。本次大會以“全面推進市場化、加速跨產業融合,攜手實現碳中和”為主題,邀請全球各國政產學研各界代表展開研討。
在9月17日下午舉辦的 “動力電池關鍵技術及綠色高效產業生態構建” 主題峰會上,合肥國軒高科動力能源有限公司工研總院常務副院長徐興無發表精彩演講。

主要觀點:
徐興無從動力電池產業對資源的依賴關系、原材料市場的供求關系及價格趨勢、動力電池技術路線的選擇、全生命周期電池的設計概念以及國軒高科全產業鏈生態構建等方面進行了分享。他指出,新能源汽車發展勢頭迅猛,資源已成為制約其發展的關鍵因素;構建動力電池全生命周期生態鏈勢在必行。磷酸鐵鋰電池無論從高安全性、低成本、長循環等方面都有著明顯的優勢,技術上正突破能量密度瓶頸,從資源保障的角度應得大力發展。
以下內容為現場致辭實錄:
各位專家、各位來賓,女士們、先生們,大家下午好!今天我演講的題目是動力電池全產業鏈生態構建。今天上午5位嘉賓都做了精彩的演講,大家都有一個很重要的關鍵詞就是今年的鋰離子電池,整個新能源汽車行業都特別火,我們也是感覺到既有喜又有憂,喜的是市場訂單不愁,供不應求,憂的是供不上貨,原材料買不到、原材料在漲價。
今年這個勢頭還很怪,在補貼基本上退到位的前提下,新能源汽車突飛猛進在增長,超出了大家的預料,就是說它的整個產業沒有準備好,所以為什么原材料緊張?它一方面說明這個行業發展太快,同時適應性準備不足。今年預計如果不是芯片缺和電池荒,超過三百萬輛是沒有任何懸念的,但就是現在這樣,估計超過260萬輛,接近三百萬輛也是有可能的,8月份的滲透率超過了10%,已經到17%了,說明這個產業化時代真正的已經到來。
這個行業發展那么快,根據美國6月份先進電池聯盟發表的一個預測,到2030年全世界要達到三千多萬輛,到2040年達到超過5600萬輛,預計到2025年中國的鋰離子電池產能就達到1.8 TWh,所以這就是TWh時代的到來,就是這么來的。所以這個行業發展得非常快。
但現在的問題就來了,從現在的角度來看,原材料普遍緊張,我們今年不僅僅是說正極材料,磷酸鐵鋰也好、三元材料也好,負極材料也緊張。但是這就暴露了一個問題,如果新能源汽車的產能規模達到了3千萬輛、5千萬輛,那我們的資源能不能支持這個行業健康穩定可持續發展?這是擺在我們面前,給我們大家提出了一個嚴峻的問題。如果支持不了怎么辦?這個行業是不是還要可持續發展?
所以今天正好借這個機會,我們對于這個事情是怎么考慮的,跟大家做一個分享。大家都知道資源是有限的,現在新能源汽車行業它的基礎核心零部件是鋰離子電池,要么是三元的,要么是鐵鋰的,幾個元素礦產資源是必不可少的,一個是三元材料,我們想提升鎳的比例,來降低鈷的含量。其實鎳也是有限的,根據2020到2026年中國鎳市場的調查,全球鎳的資源是8900萬噸,這是什么概念呢?一輛車假定是50度電,以622三元材料為例,每度電差不多是0.7公斤,這樣的話一輛車就35公斤鎳。如果是1000GWh的話它需要70萬噸的鎳,這樣的話我們整個鎳的儲量在40年,就是新能源汽車按照1千萬輛來算的話40年就消耗殆盡了,還不說3千萬輛到5千萬輛。鎳的資源也不是取之不盡,用之不竭的,也是有限的。
鈷就更危險了,大部分資源比較有限,中國嚴重缺鈷,但是全球鈷的這個資源也就是720萬噸,如果是按照一輛車就有622三元材料來算的話是11公斤,這樣的話鈷大概是在不到20年,我算了一下差不多18年,鈷就消耗完了。所以是更嚴峻的。
下面來說說鋰,鋰相對分布豐富一些,中國鋰的資源不管是礦產資源還是鹽湖的鋰都豐富一些,但是鋰的儲量也是3百多萬噸,但是它用的少,大概只有百分之幾,那合成一輛車上差不多是一度電0.1公斤100克,所以每輛車差不多是5公斤,如果是按照2千萬輛車的話也就是10萬噸每年的消耗量,所以可以用到一百多年,所以鋰的問題不是很大。
剩下的如果是磷酸鐵鋰這一塊的鐵和磷,可以說是取之不盡,用之不竭吧,鐵的儲量是1600億噸,所以比鎳的儲量大上萬倍,磷的儲量也是6百多億噸,所以后面我會說我們為什么說磷酸鐵鋰它的資源可以支撐這個行業的發展,就是因為這個資源是非常豐富的。
現在看來,如果這個行業是可持續發展的話,那你必須資源能夠保證它的可持續發展,否則的話要么原材料供不上,要么價格非常高,這個結怎么去解是我們需要去思考的問題。一種考慮就是說,我們要資源回收,我們的鎳、鈷都可以資源回收。那資源回收碰到的問題就是說這個電池怎么去回收,回收以后現在提出梯次利用,梯次利用又進行資源回收,等等問題我后面會展開說,但是這個問題必須要提到議事日程中間來,否則的話這個行業走著走著就走不下去了,這是我們必須要面對的問題。
我們來看看今年這些數據,我們做了一些統計,今年上半年到7月份是138萬臺,到8月份我記得是將近150萬臺了,所以三元和鐵鋰到8月份的時候,鐵鋰的是52%多,超過了三元,就是占了半壁江山。但是總體來看大家看這個數據都是翻一番,翻了一倍還要多,這是整體的形勢。
那大家說鋰在漲價,鋰的需求量也是增加了60%,這是碳酸鋰,氫氧化鋰也是這樣的,62%。這是它的價格,價格在2017年的時候走到最高點,去年的時候差不多是4萬多塊錢,不到5萬塊錢,現在8萬多了,氫氧化鋰10萬多了,翻了一倍。
這個是鈷價,鈷價在17年的時候,18年年初是最高,上升到60萬每噸,現在到去年的時候還好,大概20多萬,然后到今年開始漲了,現在漲的快到40萬了,后面還要漲,這個是電解液,電解液不單是價格在漲,而且是買不到,它有一個最重要的添加劑就是VC,中間出了一點問題,一下子供不上,因為它建一個化工廠需要很長時間,到目前為止仍然屬于很緊張的狀態,我們有時候拿VC到電解液廠去換電解液,我給你一頓VC你給我多少電解液,都這么干,實在沒辦法。這個增長也超過了一倍,這個是價格。
大家可以看到,去年的時候是30來塊錢一公斤,今年漲到60多,翻了一倍,所以也就是說整體形勢全面在上漲,一方面造成了我們的供貨壓力,買不到原材料,同時我們整車廠漲價的幅度跟不上原材料的漲價幅度,所以這個事情怎么平衡也是比較幸福的痛苦,就是有訂單忙的不得了,但是愁著怎么去交貨,怎么去平衡成本,這是我們目前的狀況。
但是長遠的思考怎么去化解這樣的一個難題?就是說你真的要可持續發展,你這些問題不解決的話以后永遠是這樣的,那就受不了了,短期內過一陣子就好了,但是現在看來明年還不會有很大的改觀,因為明年的量還在那里擺著,那你的資源在哪里,所以我們必須要考慮這些問題,長遠來看我們還是堅持我們國軒的基本點,就是我們的政策,我們的這個蓄力三元,發力鐵鋰,我們也是承擔了科技部的重大專項,300瓦時每公斤,最近我們也在裝一批車,我們第一個上了公告的就是系統200瓦時每公斤的,這個可以看工信部的公告,我們也都做到了。這個在高端車上是可以有一定市場的,但如果是大家有一段時間都是一哄而上上三元的話是支撐不了的,所以我們提出了發力鐵鋰,鐵鋰的天然優勢像安全、長壽命、成本低,但是就是這個能量密度制約了它的發展,上午看到好幾家的技術路線都在提出磷酸鐵鋰,大家都認識到了這個問題。
所以我們是率先提出磷酸鐵鋰要不斷提升它的能量密度,我們在19年的時候到190瓦時每公斤,去年我們宣布了210瓦時每公斤的實驗樣品,今年年底之前我們210瓦時每公斤的要量產,產品線已經建好了,要調試,乘用車可以支持500公里以上的續航里程的話還是大有可為的,況且除了三個優勢之外它的資源優勢也是必須要考慮的。
我們現在是大眾的公司了,當然也看到了國軒的資源優勢和研發優勢,它幫我們當成它的整個產業鏈的一部分,開始的時候他跟我們只談三元電池,他說我們字典里面沒有磷酸鐵鋰,后來我們就不斷跟他在宣傳、在洗腦,說磷酸鐵鋰怎么好,就是剛才我講的一些觀點,然后他們開始不怎么太接受,但是后來想到如果是產業發展,就是剛才講的上千萬輛的一個產業規模的時候,有它的價格要求和供貨要求,這是死的,那你怎么滿足呢?我們說沒法滿足,你說三元材料到2025、2030年價格到多少,我不敢保證,因為那個時候價格不知道漲到什么水平,怎么保證呢?從這個角度來說,資源的角度它接受了磷酸鐵鋰的概念,這樣一個產品,況且實實在在落實到了研發過程當中,因為我是負責大眾項目組這一塊的研發,哪一個產品,哪一個是三元的,哪一個是鐵鋰的,相當大一部分是鐵鋰的產品,我可以明確告訴大家,像大眾這樣的巨頭他們也接受了磷酸鐵鋰,他們的布局在歐洲要做到240GWh,我們現在正在忙著在歐洲建廠,這里有很大的量,相當一部分是鐵鋰的電池,這就說明資源對于行業的重要性。
這一塊大家也都認識到所謂的要降鈷提錳,為什么?因為大家認為鈷可能是更短缺一些,鎳也是非常短缺的,所以即使是這樣的話,我們說降鈷也有一個好處就是可以降成本,但是你要有一個平衡,如果是說無鈷的話,它就是一種鎳錳的化合物,我們也做過,但是它也有一些電導率和容量的損失這樣的缺點,最好就是少量的鈷,所以我們的技術路線不一定把鈷降到0,可以控制在3%或者1%,或者是看看還有什么其他的元素進行一些調配,做成一些比較平衡,綜合性比較好的性能材料,這也是一個資源的考慮。
第四個我想講一下全生命周期電池的設計,什么叫全生命周期呢?就是說現在你必須要考慮到從礦山到材料到電池,電池使用以后有一個環節叫梯次利用,梯次利用后面的才是回收,這個大家都知道,但不是那么簡單的。因為前天中汽研搞政策研究的就到合肥來交流這些問題,就制定這些電池回收利用政策的時候就碰到了很大的困惑,就是說這個電池怎么回收?回收了以后怎么來梯次利用?資源又怎么回收回來?這個里面有一個問題就是經濟性,賺不賺錢?我們本來講回收以后再賣是很好的,但事實上現在新電池都幾毛錢一度電了,那你賣回來以后整個電池的成本都不夠,但是你賣高了還不如新電池,那誰買你的呢?
還有一個就是安全性,原來電池回來以后儲能,現在是絕對不能用了,因為儲能會出問題,不允許進行這個,因為它的一致性不好控制,各種狀態亂七八糟的不好保證它的安全性,同時一致性也是一個最大的問題,各種工況、各種材料都不同,所以這個就是大家一直想做這個事兒,但是目前來說還沒有做好,政策法規也沒有跟上。
但是后面這個事情肯定是要做的,那怎么做呢?肖老師也說過,國家可能也有這么一個課題引導,就是說從電池設計的時候就要考慮后面的梯次利用,我覺得這個提法非常好,我們現在也是按照這樣的一個想法,比如說我們現在正在開發一種超長壽命的電池,這個超長壽命我在這里就不多說了,有很多技術的核心,總的來說它里面要有一些補鋰技術要做好,因為鋰電池它的消耗就是鋰沒有了,你要一直補鋰,那后來開始下來,這樣可以做1萬多周,這是什么概念?你整個車子都報廢了,車皮都壞了,這個電池還有90%多,那這個電池又不能扔掉,那就必須要考慮梯次利用。
我們現在還有一款電池叫G2M,去年的科技大會已經發布了,這個內部是一個串聯的關系,直接就是一個模組,你內部串12串還是8串,就是24伏這樣的概念,這樣做的整個過程中非常簡單,成本也低,同時它的適應性非常好,它可以做成標準化,因為大家知道鉛酸電池就那么幾種尺寸,這樣的話你可以做成標準化的東西,這個標準化的東西可以把它做成一個,在下面就有一個重慶換能的他們在做換電,這個換電有的車是3塊,有的車是4塊,有的車是1塊,每一塊是一個標準模塊,這個用的就是我們的G2M的電池,每一個電池的電量是多少呢?大家看是16、32和48度電,16度電跑100多公里,32度的跑3百多公里,48度電跑359公里,如果你平時上班不要開那么多,你不要拉著電池那么重,那是有能耗的,那1塊電池就夠了,節假日的時候需要跑幾百公里,多加幾塊電池就非常方便,所以整個是經濟的。
它的這種換電模式也非常簡單,它是一種機器人的,下面有,它是AGV小車過去以后,一塊下來、兩塊下來、三塊下來,不像原來的機械手很復雜,這個是非常簡單的。而且它是系列化的,就是剛才講的一塊、兩塊、三塊、四塊這樣不斷累加,放在不同的車上,這樣的話如果乘用車已經用了,還有90%的,那就可以放在物流車上,因為物流車換電的時候方便一點,物流車不行換小車,長里程的不行就短里程的,也可以放在儲能上,我設計的時候就是一個標準模塊,它的全生命周期都是它,所以設計的時候都是按照這個來設計的,那整個產業鏈就運轉起來,這樣的話電池的經濟性就好,可能十幾、二十幾年都有可能,放在我們的儲能上,所以這是我們的基本想法,現在正在做。
最后簡單說一下,我們為什么要對全產業鏈進行布局,因為我們考慮到,這個是我們的國際化公司,我們全球是8個研發中心,我們是整個的布局都有,生產基地有8個,中間還有一個柳州的沒有寫上去,還在建,我們最近在江西的宜春,還有肥東有一個肥東基地,這些都是我們在資源方面的布局。
肥東基地這一塊我們有兩點可以跟大家介紹一下,第一個我們是用馬鋼的那個酸洗廢液,那個鐵可以做成磷酸鐵,然后做磷酸鐵鋰,這個成本就非常低,而且是一個資源的循環利用。第二個就是電池回收,我們在肥東搞了一個回收基地,專門搞電池資源的梯次利用和回收。
后面來看一些短片,最后是幾點總結和建議。根據剛才跟大家分享的新能源汽車的發展勢頭非常迅猛,但是這個時候資源成為制約我們這個行業發展的一個關鍵的因素,所以我們必須要面對,我們要構建動力電池全生命周期的生態鏈勢在必行。第三個就是說從資源角度我們還是要鼓勵磷酸鐵鋰電池的大力發展,因為從各個角度,特別是從資源的角度能夠支撐這個行業后續的發展,后面就是怎么加快能量密度的提升開發。最后一點就是今天的主題了,重視動力電池的回收這樣一個產業鏈。
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)
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