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2021年5月11日下午，申万宏源·2021碳中和大会暨上市公司见面会水风光储论坛，申万宏源研究董事长郑治国作为主持人，邀请了孚能科技战略部季冰珺作主题演讲。
季冰珺：孚能科技战略部季冰珺总监，深度解读软包电池的市场机遇与挑战。
以下为发言实录：
我的报告从未来交通工具电动化这个视角出发，谈一谈，软包电池市场机遇和挑战。
整个报告我想从三个维度去展开，首先我想介绍一下软包电池的发展历程。上个世纪90年代，日本索尼公司率先开发了锂离子电池，开启了一个新的电池时代。到1994年，锂离子软包电池技术又被进一步开发，说到软包电池，可能大家并不会陌生，因为我们现在用的智能手机、平板电脑，笔记本电脑、相机等我们生活中常见产品中广泛应用了软包电池。
到96、97年，又有几家日本公司，开始了液态和凝胶软包锂离子电池开发，到现在为止，锂离子软包电池几乎是垄断了计算机类，还有通信类、消费电子类这些产品，也就是我们说的3C市场。在这之后软包电池才开始开发车用产品。直到2000年，软包电池在汽车行业的应用，才真正拉开帷幕。
软包电池在全球电动车市场上较方壳电池应用更广泛。我们知道欧洲汽车市场电动化，是领先于中国市场的。根据三方数据显示，去年欧洲销量排前20的电动车车型当中，有15辆，15款车都运用的软包电池，包括戴姆勒、日产、雷诺、大众、现代、奥迪、沃尔沃，大家能够想到的这些主流车场，都有装载软包电池的车型。有研究机构来预测，到2030年软包电池在新能源汽车市场渗透率要达到45%，几乎是半壁江山。
大部分的预测机构都有这个共识，到2025年，全球动力电池需求量有望超过1000GWh，也就是大家听到的T瓦时的时代到来了。假设我们按照30%到45%这样的市场渗透率来测算的话，到25年，软包动力电池的需求量，会有望超过300到450 GWh的规模。
接下来，我想谈一下软包电池的特点。
其实总结下来就是“三高一低”。一个是高安全。我们知道软包电池的形状，它是长方形的，也是很薄，传热的面积比较大的，便于散热和热管理，电池正常产热，甚至热失控如果发生的时候，热量便于传导和疏散，所以软包电池这些特点，也会使得电池热失控所带来的破坏性降到最低。
还有高能量密度，因为软包电池，采用的材料是铝塑膜封装的形式，在相同的容量前提下，会节省更多的装配组件。理论上来说，能量密度就可以更高，当前孚能量产的电池能量密度可达到285Wh/kg，并且在持续提高当中。单体能量密度方面明显优于方壳和圆柱电池。
再说高灵活，软包电池的形状，非常适合未来新能源汽车发展，它的形状是可变的，尺寸也可以裁切变化，重量方面比同等容量的钢壳电池要轻40%，比铝壳电池轻20%，可以说满足了客户各种差异化需求，也提供了从底盘非常低，从底盘空间高度非常低的超跑车型，一直到越野车都适用的集成化的底盘方案，同时它也适用于包括电动飞机在内不同的应用场景。
低成本，相比于其他的形态，软包电池理论材料成本是最低的。同时软包电池的内阻比较小，可以极大的降低电池自放电，循环的寿命就更长。对于用户而言，就是成本降低。虽然当前软包电池制造设备，它的整个规模成熟度，都没有方壳电池那么高，所以相应来说，设备摊销就比较高，但是我们预计未来还是会有大幅度的改善，我们回过头来看，方形电池和圆柱电池，从90年到现在也走过了漫长的发展道路。一开始也会碰到很多产业化的问题。道理是一样的。我们相信产业化不断成熟和技术的迭代，未来我们有充分信心，把软包电池的优势都发挥出来。
软包电池它的应用也非常广泛，在巴黎会议之后，国际社会提出碳排放碳中和全球共同努力的目标。未来包括智慧家庭，智慧城市，清洁能源，包括智慧电网，锂离子电池作为储能载体，这个应用会越来越多，发展空间非常广阔。软包电池独特的安全和长循环的特点，为这些市场提供了非常有力的技术支撑。
谈到软包电池的未来，我们还是面对一些挑战的。对于电动车用的软包电池，有几个维度的挑战。一个是能量密度。为了持续满足现在未来新能源汽车行业需求，我们肯定需要体积更小，重量更轻这样的动力电池。我们想象一下未来，假如能有一个充电宝大小的电池，就可以跑300公里的话，这个就是说的能量密度。目前量产，或者已经接近量产阶段的动力锂离子电池能量密度，大约在300Wh/kg上下。我们未来需要尽快突破400wh/kg，或者是1000Wh/L这样的体积密度。
另外是快充。快充这一块，刚才嘉宾提到过。现在电动车消费群体对快充这一块，还是不满意的。因为我们平均快充时间大概是一个小时，并且快充还有技术的问题需要解决，才不会对电池的寿命产生影响。一小时还是太长。我们想象一下。如果我们从深圳开车到武汉，路上至少停下来充一次电。假设有快充桩还行，如果没有快充桩就非常着急了。所以快充的问题，如果能够得到解决的话，车辆也不需要背很大的很沉的电池包，理论上来说，整车厂只要能够满足续航里程的需求，并且能够解决快充的问题，车的成本也会下降，所以现在业界的共识是，在不影响续航情况下，充电时间能够降低到15分钟以下，这个是我们未来要去发展的目标。
安全问题，因为近两年，我们不断看到新能源车热失控起火等等这些问题，我们也不知道，究竟是因为大家对电动车的关注度越来越高，我们一些平台自媒体的推送引发了我们的焦虑，还是绝对的比例很高？但是肯定这是需要我们大家共同关注和解决的问题。
这个安全问题会制约新能源车整个产业发展，所以我们必须克服。从电池厂家来说，电池系统的安全，需要考虑的问题很多，包括产品设计的问题，也包括制造的问题，同时也需要考虑的是使用问题。首先在设计阶段，我们要保持整个电池系统的安全，设计要保证安全，尤其是目前在电芯技术没有办法达到绝对安全的前提下，更需要在系统整体设计方面，要做一定的保障。
第二，要确保没有制造的瑕疵，如果在制造过程中，能够保证零瑕疵的话，这个设计安全才能得到体现。另外要确保客户使用过程中，也不超越电池的安全使用边界，我们不希望电池过充过放，导致电池的安全问题。当然如果能够彻底解决电芯本身的热失控问题，未来我们的模组，以及系统的设计，甚至BMS的设计，难度都会降低。
还有一个是成本问题。刚才两位嘉宾也提到过电芯的成本目前还是占大头，在2000年的时候我们预测过，当车用的动力电池它的系统能量密度能够达到300wh/kg的时候，成本能够接近100美元/kwh，我们电动车的普及就不是太大的问题，为什么这么说呢？这是有综合成本的考虑。消费者为什么不选择电动车，一个方面是电动车会贵一些，还有充电的方便程度，我们都觉得有一些疑虑在里面。但是当达到了300Wh/kg这样一个能量密度，再加上成本考虑的话，我们整个生命周期购置成本，再加上使用成本，就跟燃油车是一致的。现在来看电动车确实已经大规模走向这样一个目标，虽然三元电池它的成本跟100公斤/千瓦时还是有一定的差距，但是已经接近了。现在我们整车客户，开始提出了更挑战的要求。这个就是要再降低20%，要达到80美金/KWh，这样一个成本目标，假如说这个目标能够实现，电动车的动力系统成本，就跟传统燃油车动力总成的成本一致了，也就是说车购置成本上没有差异了，再加上电动车使用成本低，以及智能化程度不断提高，电动车产业，就可以完全摆脱政策和补贴的拉动，真正的实现完全的市场化。
对于这四个方面的挑战，我们做了一些思考。作为一个电动电池生产厂家，我们这样规划的。电池能量密度的关键是取决于电极的活性材料，在过去几年当中，由于正负极材料的发展，尤其是高镍高电压材料，以及高容量的石墨材料，这才能够使得300wh/kg的能量密度可以实现。虽然说在提高能量密度方面，我们取得了一些进展和突破，但是目前依然没有非常成熟的技术去解决大于400Wh/kg，或者说大于1000wh/L，这样一个能量密度产业化的问题。如果要突破这个技术瓶颈，我们需要联合上游供应链，需要开发更高能量密度的负极材料。
关于快充性能的提高，需要解决直流阻抗和离子传输的问题，跟材料和电池的设计有非常大的关联。目前锂离子动力电池，它的快充能力受两方面制约，一个是锂离子充电电压它的窗口是比较窄的，我们刚才也有嘉宾提到，电池阻抗太高，在电池充电情况下，尤其是快充的情况下，很快就达到了电池规定的额定的截止电压，造成充不满电。好在软包电池，它的阻抗相对比较小，形状也比较利于快充电池的设计。
第二个，以石墨为负极活性材料的锂离子电池析锂的问题，也是制约锂离子动力电池快充的另外一个因素，为了确保不析锂，我们当前的设计思路是，负极的电位控制在零伏以上，一旦控制电位低于零伏，负极有可能析锂，引发安全隐患。尤其大电流充电的时候，阻抗太高，很容易达到截止电压，达不到充满电的目的，同时也造成负极过电压，也会产生析锂，所以这是一个非常复杂的电化学的过程。具体细节不展开了。归根结底，我们要从根本上解决石墨不析锂的问题，在电池的阻抗和设计方面，要继续的挖潜，需要更好的导电剂，包括电解质的配方，优化电池设计。
对于孚能科技来说，将来推出的超过300Wh/kg的电池产品，都会为快充提供良好的解决方案。就在上周，5月7日孚能科技获得美国先进电池联盟410万美金的快充技术开发合约，这个项目也是为了研发电动车低成本快充方案，希望通过这项技术的推动，来促进电动汽车快速普及。
关于安全性能，也就是没有热失控。解决电池安全问题需要分两个方面，我们说两手都要抓，一个是活性材料上面去解决，怎么解决高电压，正极材料的结构稳定性和高电压脱锂之后，正极材料表面活性的问题，这是我们未来研究的方向。
另外一个解决途径是电解液的方向，我们知道软包电池在极端情况下，依然可能会出现热失控，当前业界普遍认同的，固态电池是彻底解决目前锂离子电池热失控的终极方案，但是就现阶段而言，固态的电解质是不够成熟的，离真正的商业化还有很长的距离。我们认为发展的方向，应该先从液态到凝胶，也就是半固态，再到固体电解质，再到全固态电池，这样一个发展过程。半固态凝胶，在产品上面应用，大大改善了软包电池的安全性，但是由于在使用传统聚合物隔膜纸，假如热失控超过130度，这个隔膜材料会发生收缩溶解，导致绝缘失效，我们通过固体电解质来弥补这个缺陷，软包电池的安全性又得到了极大的提高。所以终极的目标是希望能够实现全固态，全固态电解液到目前来说，还有解决不了的一些技术瓶颈。对软包电池来说，不论是液体的电池，还是凝胶的，还是固态的电解质，软包电池的工艺和设备适应性非常强，不需要在这个过程当中，对软包电池整个工艺设备做非常大的改动。这也就是软包电池这个行业它的生命力所在。
接下来关于成本降低，我们的思考路径。成本，我们从它的产品成本结构来看，有材料成本，有制造，包括管理，还有后面的回收。我们觉得首先是从材料入手，因为目前三元正极材料占电芯的总成本比例非常高，将近一半。眼下行业发展，快速向两个方向去发展它的材料。一个是高镍、低钴，高电压密度正极材料，另外一个是无钴、低镍、高锰、高电压正极材料，这两年就会达到商业化，这两个都会有助于软包电池成本方面降低。我们觉得作为锂离子动力电池来说，有新材料的导入，永远都是推动行业发展最重要的技术源泉。
再一个，工艺越复杂，投入成本越高，整车要求越来越高，尤其产品一致性的要求，我们成本摊销非常大。首先考虑能不能简化工艺。我们现在用的是传统制极片的工艺，假设我们现在研发的干法制片的工艺，能够替代传统制片工艺的话，肯定有很大的改善。虽然说干法制片工艺在电容行业有非常好的成熟的应用，但是在锂离子行业还是有一些技术瓶颈需要攻克。从这个角度来讲，工艺简化肯定是降本的方向。
值得一提的是回收，回收这一块，刚才有嘉宾提到回收和梯次利用，锂离子动力电池现在大规模的普及上量，会发生什么问题呢？就是资源的短缺，再加上现在的通货膨胀因素，更导致了现在目前上游材料涨价的现象非常严重。
锂离子动力电池回收，不仅可以帮助未来镍、钴、锂金属的供应，同时也可以帮助降低电池成本。目前，我们业界传统的都是采用湿法冶练的回收技术，这个技术不太经济不太环保，为什么这么说呢？它把这个废旧电池收回来之后，通过湿法冶炼，把金属提炼出来，到了原材料这一端，再去加工成金属氧化物，然后再加工成前驱体，才能用到电池制造当中去。我们在整个研究路径上面，整个过程，整个流程要去简化。从2007年就开始研发直接循环材料技术，通过这个技术就能直接回收正负极材料，不需要通过湿法冶炼了。未来我们也期待与更多合作伙伴，找到合适的产业化路径，既经济又环保，并且符合碳排放的要求，来共同实现碳中和的目标。
设备这块比较浅显，高速制片和高速叠片，主要是通过增加产能和效率来降本。
接下来再用一点时间，来简单介绍一下孚能科技，在座的我相信有一部分是老朋友，更大一部分是新朋友，对孚能科技不是很了解。这两位是孚能科技的两位资深的科学家创始人。在2002年王瑀博士和Keith Kepler，两位最早一批的锂离子电池科学家，在美国硅谷成立了孚能能源公司，2009年王瑀博士回国创业，在江西赣州创立了孚能科技赣州有限公司，11年向全球豪华电动摩托车企业供应动力电池系统，16、17年开始大举进军中国，包括海外的新能源汽车市场，18年跟德国戴姆勒奔驰公司促成了战略合作，同年由国资委直接领导的国新公司成为公司的大股东。去年7月份，在上交所完成的挂牌上市。
孚能科技在成立一开始，就确立了动力电池三步走的路线，就是软包加叠片，凝胶电解质，再到固态电解质几步走，通过这样一份坚守，确立了孚能科技在软包动力电池，中国市场龙头的地位。
孚能科技的使命是提供绿色能源，参与构建智能世界。作为绿色能源一站式解决方案的提供商，从产品方案的设计到根据客户的需求，大规模生产，再到二氧化碳中和，循环材料整个闭环，孚能科技在行业耕耘了近20年，积累了大量的经验。到目前为止，孚能科技有超过1亿片电池在市场上应用，产品遍布全球，另外在全球拥有超过4000名员工，在美国硅谷，在德国的斯图加特，在中国的镇江、赣州都有研发中心。在研发方面，孚能重视产学研合作，一直以来跟全球顶尖的机构保持合作，包括斯坦福大学，美国的阿贡实验室，还有伯克利实验室，3M公司，杜邦公司，还有巴斯夫等等这些机构。截止到今年3月，孚能科技完成了设备安装产能，已经达到了21GWh，全球的产能我们还在进一步布局和扩张。
希望通过以上分享，大家对软包锂离子电池和孚能科技有进一步的了解，合作共赢，为低碳出行和碳中和做出贡献。
责任编辑：张仙
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