2020中国汽车论坛 | 周贵树：动力电池技术创新促进新能源汽车市场化

2020年8月13日至15日，“中国汽车论坛2020”在上海举行。本次论坛由中国汽车工业协会(CAAM)主办，世界汽车组织(OICA)和世界经济论坛(WEF)唯一支持。本次论坛以“新变化、新挑战、新理念——引领中国汽车新征程”为主题，紧扣时代脉搏，寻求突围之道，紧紧围绕“十四五”规划，掌控宏观产业形势，分析全球汽车产业发展趋势。其中，比亚迪股份有限公司-福迪电池上海动力电池R&D中心副主任周桂树在8月15日上午举行的“推进新能源汽车市场化”分论坛上发表了主题演讲。以下为演讲实录:

比亚迪股份有限公司-福迪电池上海动力电池R&D中心副主任周桂树

周桂树:孙总有事，我代表他分享动力电池的创新。我简单说一下，我们现在叫比亚迪福迪电池。福迪电池位于动力电池开发中心。我们是深圳的总部。深圳和上海是一体的，都是R&D中心。深圳更注重纯电和高密度，上海侧重混合动力和大功率。我是上海动力电池开发中心的周桂树。很多专家都阐述了新能源汽车的市场化问题，特别是李主任，他讲了很多关于电动汽车的问题。

目前我们的新能源汽车整体情况是喜人的，但是也存在一些问题，更多的像是政策因素或者说发挥了很大的作用。总有一天，我们的政策会大规模下降或者推动自动化，我们还是要面对终端消费者。对于终端消费者来说，他们可能管理的核心问题，比如续航里程能不能高于燃油车，价格，安全性，都转化为动力电池。如何以更高的能量密度和续航里程满足我们的诉求，通过减少材料和能耗来降低成本？

我来介绍一下比亚迪今年做的动力电池创新。这种创新可以分为六个方面。我们希望电化学系统、结构和制造都围绕这三个方面展开。同时，在安全评价、试验评价和方法创新开发方面进行全方位、多层次的创新。

首先看电化学体系，比如材料。我们的能量密度和生命安全是关键。现在市场上有两种主流体系，一种是三元，一种是磷酸亚铁锂。三元最早是从2012年开始的，也经历了111，然后523，然后622。目前我们有两个方向，一个是用高电压，一个是811高镍系统满足我们未来超高密度的需求。价格需求方面，我们也在开展除钴和无钴的研究，还有更高的能量维度。我们正在开发NCMX系统。

对于磷酸亚铁锂的研究，这也是我们最有优势的项目。它唯一的缺点是能量密度低，但有很多方法可以提高它。通过我们多年来在材料技术上的进步，现在市场上的密度已经达到了160Wh/Kg，我们的新一代可能会达到190或更高。虽然其密度比不上三元，但具有安全优势。我们会优化结构和体积，最终逼近三元。

这是我们材料的具体化。对于磷酸亚铁锂，我们也经历了一系列的研究，从微米到纳米来提高我们的低温性能。我们的纳米压实会有很多问题，所以我们做了很多技术研究。

对于三元，为了应对高镍带来的膨胀，我们也做了大量的表面包覆、掺杂和二次粒子。负极系统或石墨系统，我们进行表面处理。在能量密度方面，我们的主要方向是人造的，在人造领域我们还有很多能量密度的工作要做。另外，我们也在做过氧化氢和负氧。

对于其他方面，比如电机，基于溶剂体系和功能添加剂，我们会有一些体系，比如高低温，我们也有耦合技术。像这种急流体和非流体的身体，我们更多的是陪衬，在这一块已经瘦了十微米。整个振动膜的速度更快了……工业，它的厚度已经减少了大约一半。为了处理金属异物或特殊要求，我们自己开发了超级安全涂料，满足了一些高性能或不同性能领域的要求。

基于以上，除了材料，我们有两套系统供您选择。比如超高能量密度用高镍811系统，超长寿命用LFP磷酸亚铁锂系统，可以根据用户需求切换。

第二部分是结构创新，这意味着在传统中，最左边的VDA造型是熟悉的。VDA是由早期的主机厂共同制定的，它也为我们动力电池的推广应用做出了很多贡献。随着逐渐发展，追求更高的能量密度，我们开始越来越简化模块设计，中间有一代叫590模块，更简洁。最后核心电子厂商还是在做CtP。我们相当于从VCtP到Pte的终极能量密度，体积更低，零件更少。不同的厂商也有不同的解决方案。我们比亚迪也推出了刀片电池VCTP的解决方案。

总的来说，我们已经实现了几乎40%的减少和零件的减少，这意味着50%的体积能量密度增加了，成本也大幅下降。在结构创新上，也有轻量化，也就是利用整车的能量密度，也有能耗一块。我们想要轻量化的这个零件是什么？和我们的车辆安全防护有些矛盾。我们需要越来越高的来自整车和消费者的安全保护，如果要统一矛盾的话。

一个核心是高度集成。在我们的刀片电子CtP中，我们做了大量的整合工作。比如在这个强度和密封上，我们采用了蜂窝的结果，本身很轻但是抗压抗振能力很强。一般来说，极限耐压是150 kN，我们可以达到450 kN。我们的IP67是该领域的顶级水平，但现在我们正在共同努力实现IP68。

另外还有托盘，一般是底部的方形台阶。液体冷却和加热都占用空间并提高质量。我们这里集成了一个模块，就是制冷、制热、保温的功能都放在一起。我们还在配电箱里集成了很多功能，既轻巧又小巧。

在BMS中，像我们所有的BMS都是自主研发、设计、制造的。我们从2004年开始BMS的研发，已经经历了三代升级。最早的分离设备布线很多，整个布局比较混乱，于是逐渐开始分布式和标准兼容。当然，我们现在在做什么？一个是集成了很多功能，不仅有BMS，还有继电器和漏电报警，这样体积会更小。此外，在新一代中，我们将大大增加内存，以便在SOA检测中迭代一些复杂的计算公式和自学习功能，以提高准确性和检测。

然后就是上面说的结构创新，在流程创新上，像技术创新和智能、精益的结合。技术创新意味着高精度、高安全性和低成本。现在我们在配套系统上基本做到了2.0的精度。

比如连接技术，一般来说有一个超声波焊接和一个激光焊接进行连接，我们模块连接的时候有一个螺丝连接。很难达到螺丝的一致性。我们可以在所有设备的螺丝系统中控制50%扭矩的输入精度，在每个工位拧螺丝的时候这个数据直接传到服务器后台。在智能部分，我们可以在后期检测电池在某个时间段的参数，以及它来自于哪些设备和原材料。这是我们技术创新的核心。

说到安全，我们始终把安全放在第一位，比亚迪形成了七个维度、四个层次、五个方面的安全评价。涵盖单体、模块等所有基本短路模式，我们的安全理念在不断升级。我们从被动安全做到了主动安全，被动安全是每个人的好理由。事故发生后，我有足够的力量，比如装载，防爆阀开启，BMS悬挂。

我们做的主动安全是什么？我们开始制作一个智能……t BMS，希望通过BMS测试我们的电视。比如测试的时候有什么异常，这个时候有异常就要预警。另外，比亚迪的新能源汽车都有一个原材料数据，可以监控空调、检测等。后台服务器在运行时，会检测运行速度、电池问题、电池电压等一系列数据。我觉得这个数据方便我们有一些大数据预警。

可靠性测试中，除了传统的循环、振动、智能除湿，如何才能更贴近用户和现实？对于用户来说，往往是行驶过程中的记录组合在一起形成一个复杂的工况，我们的测试评估或者寿命预测才更准确。基于此，我们还建立了一套非常全面的测试评估体系，主要涵盖电芯特性、功率、耐用性、可靠性、安全性等除基本电池性能外的五大模块。

电池的基本性能和容量大小。除此之外，我们更注重可靠性和安全性。比如我们的内测，我们在一系列的刀片电池研发中建立了上百个测试，首先是可靠性，然后是安全性。在工艺方法创新的开发中，模拟驱动的模型，模块和电子封装的水平，以及我们工艺中不同分数和涂层的设计都是模拟。

在这个过程中，我们发展了很多分析方法，比如对材料层的原位SRD，一些截面分析和3D重建，可以把一个电池极片做薄到几十微米，我们也会分析孔隙分布。

现在经过这些年的技术革新，我们已经形成了6S技术的新概念。这是从我们刀片技术研发的角度。6S指的是超级续航、超级安全、超级强度、超级续航、超级动力、超级低温，可以达到600公里的连续行驶里程。实力就像我们刚刚做了一个大整合的蜂巢结构和底盘。在振动方面，远远超过了现行的国家和国际标准。超级动力不仅仅是加速，还有3.9秒超跑加速，30分钟以上的快充，而且我们有很好的加热系统，用户不用考虑差价。

6S概念形成后，我们一直在推广其他车辆，比如比亚迪性能车，分为商务车和私家车两个方面，还有专用车。我们正在做的是基于6S理念把安全放在第一位，通过材料和结构的创新解决里程焦虑问题，进而优化驾驶体验。最重要的是创新材料和结构降低成本，进而实现智能化。我的报告到此为止。谢谢你。

(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)2020年8月13日-15日，“中国汽车论坛2020”在上海举行。本次论坛由中国汽车工业协会(CAAM)主办，世界汽车组织(OICA)和世界经济论坛(WEF)唯一支持。本次论坛以“新变化、新挑战、新理念——引领中国汽车新征程”为主题，紧扣时代脉搏，寻求突围之道，紧紧围绕“十四五”规划，掌控宏观产业形势，分析全球汽车产业发展趋势。其中，比亚迪股份有限公司-福迪电池上海动力电池R&D中心副主任周桂树在8月15日上午举行的“推进新能源汽车市场化”分论坛上发表了主题演讲。以下为演讲实录:

比亚迪股份有限公司-福迪电池上海动力电池R&D中心副主任周桂树

周桂树:孙总有事，我代表他分享动力电池的创新。我简单说一下，我们现在叫比亚迪福迪电池。福迪电池位于动力电池开发中心。我们是深圳的总部。深圳和上海是一体的，都是R&D中心。深圳更注重纯电和高密度，上海侧重混合动力和大功率。我是上海动力电池开发中心的周桂树。许多专家阐述了市场……新能源汽车化，特别是李主任，他讲了很多关于电动汽车的内容。

目前我们的新能源汽车整体情况是喜人的，但是也存在一些问题，更多的像是政策因素或者说发挥了很大的作用。总有一天，我们的政策会大规模下降或者推动自动化，我们还是要面对终端消费者。对于终端消费者来说，他们可能管理的核心问题，比如续航里程能不能高于燃油车，价格，安全性，都转化为动力电池。如何以更高的能量密度和续航里程满足我们的诉求，通过减少材料和能耗来降低成本？

我来介绍一下比亚迪今年做的动力电池创新。这种创新可以分为六个方面。我们希望电化学系统、结构和制造都围绕这三个方面展开。同时，在安全评价、试验评价和方法创新开发方面进行全方位、多层次的创新。

首先看电化学体系，比如材料。我们的能量密度和生命安全是关键。现在市场上有两种主流体系，一种是三元，一种是磷酸亚铁锂。三元最早是从2012年开始的，也经历了111，然后523，然后622。目前我们有两个方向，一个是用高电压，一个是811高镍系统满足我们未来超高密度的需求。价格需求方面，我们也在开展除钴和无钴的研究，还有更高的能量维度。我们正在开发NCMX系统。

对于磷酸亚铁锂的研究，这也是我们最有优势的项目。它唯一的缺点是能量密度低，但有很多方法可以提高它。通过我们多年来在材料技术上的进步，现在市场上的密度已经达到了160Wh/Kg，我们的新一代可能会达到190或更高。虽然其密度比不上三元，但具有安全优势。我们会优化结构和体积，最终逼近三元。

这是我们材料的具体化。对于磷酸亚铁锂，我们也经历了一系列的研究，从微米到纳米来提高我们的低温性能。我们的纳米压实会有很多问题，所以我们做了很多技术研究。

对于三元，为了应对高镍带来的膨胀，我们也做了大量的表面包覆、掺杂和二次粒子。负极系统或石墨系统，我们进行表面处理。在能量密度方面，我们的主要方向是人造的，在人造领域我们还有很多能量密度的工作要做。另外，我们也在做过氧化氢和负氧。

对于其他方面，比如电机，基于溶剂体系和功能添加剂，我们会有一些体系，比如高低温，我们也有耦合技术。像这种急流体和非流体的身体，我们更多的是陪衬，在这一块已经瘦了十微米。膜片在全行业做的比较快，厚度减少了一半左右。为了处理金属异物或特殊要求，我们自己开发了超级安全涂料，满足了一些高性能或不同性能领域的要求。

基于以上，除了材料，我们有两套系统供您选择。比如超高能量密度用高镍811系统，超长寿命用LFP磷酸亚铁锂系统，可以根据用户需求切换。

第二部分是结构创新，这意味着在传统中，最左边的VDA造型是熟悉的。VDA是由早期的主机厂共同制定的，它也为我们动力电池的推广应用做出了很多贡献。随着逐渐发展，追求更高的能量密度，我们开始越来越简化模块设计，中间有一代叫590模块，更简洁。最后核心电子厂商还是在做CtP。我们相当于从VCtP到Pte的终极能量密度，体积更低，零件更少。不同的厂商也有不同的解决方案。我们比亚迪也推出了刀片电池VCTP的解决方案。

总的来说，我们已经实现了几乎40%的减少和零件的减少，这意味着50%的体积能量密度增加了，成本也大幅下降。在结构创新上，还有一个轻量化，就是利用整车的能量密度，还有一块能耗……离子。我们想要轻量化的这个零件是什么？和我们的车辆安全防护有些矛盾。我们需要越来越高的来自整车和消费者的安全保护，如果要统一矛盾的话。

一个核心是高度集成。在我们的刀片电子CtP中，我们做了大量的整合工作。比如在这个强度和密封上，我们采用了蜂窝的结果，本身很轻但是抗压抗振能力很强。一般来说，极限耐压是150 kN，我们可以达到450 kN。我们的IP67是该领域的顶级水平，但现在我们正在共同努力实现IP68。

另外还有托盘，一般是底部的方形台阶。液体冷却和加热都占用空间并提高质量。我们这里集成了一个模块，就是制冷、制热、保温的功能都放在一起。我们还在配电箱里集成了很多功能，既轻巧又小巧。

在BMS中，像我们所有的BMS都是自主研发、设计、制造的。我们从2004年开始BMS的研发，已经经历了三代升级。最早的分离设备布线很多，整个布局比较混乱，于是逐渐开始分布式和标准兼容。当然，我们现在在做什么？一个是集成了很多功能，不仅有BMS，还有继电器和漏电报警，这样体积会更小。此外，在新一代中，我们将大大增加内存，以便在SOA检测中迭代一些复杂的计算公式和自学习功能，以提高准确性和检测。

然后就是上面说的结构创新，在流程创新上，像技术创新和智能、精益的结合。技术创新意味着高精度、高安全性和低成本。现在我们在配套系统上基本做到了2.0的精度。

比如连接技术，一般来说有一个超声波焊接和一个激光焊接进行连接，我们模块连接的时候有一个螺丝连接。很难达到螺丝的一致性。我们可以在所有设备的螺丝系统中控制50%扭矩的输入精度，在每个工位拧螺丝的时候这个数据直接传到服务器后台。在智能部分，我们可以在后期检测电池在某个时间段的参数，以及它来自于哪些设备和原材料。这是我们技术创新的核心。

说到安全，我们始终把安全放在第一位，比亚迪形成了七个维度、四个层次、五个方面的安全评价。涵盖单体、模块等所有基本短路模式，我们的安全理念在不断升级。我们从被动安全做到了主动安全，被动安全是每个人的好理由。事故发生后，我有足够的力量，比如装载，防爆阀开启，BMS悬挂。

我们做的主动安全是什么？我们开始做智能BMS，希望通过BMS来测试我们的电视。比如测试的时候有什么异常，这个时候有异常就要预警。另外，比亚迪的新能源汽车都有一个原材料数据，可以监控空调、检测等。后台服务器在运行时，会检测运行速度、电池问题、电池电压等一系列数据。我觉得这个数据方便我们有一些大数据预警。

可靠性测试中，除了传统的循环、振动、智能除湿，如何才能更贴近用户和现实？对于用户来说，往往是行驶过程中的记录组合在一起形成一个复杂的工况，我们的测试评估或者寿命预测才更准确。基于此，我们还建立了一套非常全面的测试评估体系，主要涵盖电芯特性、功率、耐用性、可靠性、安全性等除基本电池性能外的五大模块。

电池的基本性能和容量大小。除此之外，我们更注重可靠性和安全性。比如我们的内测，我们在一系列的刀片电池研发中建立了上百个测试，首先是可靠性，然后是安全性。在工艺方法创新的开发中，模拟驱动的模型，模块和电子封装的水平，以及我们工艺中不同分数和涂层的设计都是模拟。

在这个过程中，我们发展了许多分析方法，如i……对于材料层的原位SRD，一些截面分析和3D重建，可以把一个电池极片做薄到几十微米，我们也会分析孔隙分布。

现在经过这些年的技术革新，我们已经形成了6S技术的新概念。这是从我们刀片技术研发的角度。6S指的是超级续航、超级安全、超级强度、超级续航、超级动力、超级低温，可以达到600公里的连续行驶里程。实力就像我们刚刚做了一个大整合的蜂巢结构和底盘。在振动方面，远远超过了现行的国家和国际标准。超级动力不仅仅是加速，还有3.9秒超跑加速，30分钟以上的快充，而且我们有很好的加热系统，用户不用考虑差价。

6S概念形成后，我们一直在推广其他车辆，比如比亚迪性能车，分为商务车和私家车两个方面，还有专用车。我们正在做的是基于6S理念把安全放在第一位，通过材料和结构的创新解决里程焦虑问题，进而优化驾驶体验。最重要的是创新材料和结构降低成本，进而实现智能化。我的报告到此为止。谢谢你。

(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)

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