中科院院士：中國300wh/kg動力電池已研發完成 豐田的固態電池不稀奇
讓特斯拉Model 3限于難產的就是其著名的動力電池2170，據說比能量約為280瓦時 公斤。最新的消息是，中國的高鎳三元鋰電池，比能量超過300
但是問題也有。
第一個問題是固態電解質材料的離子電導率偏低。
現在有三種固態電解質，一種是聚合物，一種是氧化物，一種是硫化物。聚合物電解質這種，其實這個電池已經有了，現在在法國有些車上用，它的問題就是要加熱，電池要加熱到60度，離子電導率才上來，電池才能正常工作。
目前氧化物電解質的電導率一般比液態的還是要低很多。
只有硫化物的固態電解質的電導率現在跟液態的差不多，比如豐田就是用的這種硫化物的固態電解質，所以固態電解質是有突破的，主要的突破是在硫化物的固態電解質。
第二個問題就是固/固界面接觸性和穩定性差。
液體跟固體結合是很容易的，滲透進去。但是固體和固體接觸性和穩定性就不是太好了，這是它很大的一個問題。硫化物電解質雖然鋰離子導電率已經提高了，但是仍然有界面接觸性和穩定性問題。
第三個問題是金屬鋰的可充性問題。
在固態電解質中，鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長問題。其循環性，甚至安全性等還需要研究。
當然還有一個問題，就是制造成本偏高。
基于上述問題，特別是固態界面接觸性/穩定性和金屬鋰的可充性問題，真正意義上的全固態金屬鋰電池技術，現在仍然還是不成熟的，還存在技術不確定性。
目前展現出或者有突破的，有性能優勢和產業化前景的，主要是固態鋰離子電池。
固態鋰離子電池跟全固態鋰電池有什么區別?固態電池，不一定是全都是固態電解質，就是說還有一點液態，是液態跟固態混合的，看混合的比是多大。
固態鋰離子電池，其電解質是固態，但在電芯中有少量的液態電解質;所謂半固態，就是固態電解質、液態電解質各占一半，或者說電芯的一半是固態的、一半是液態的，所以還有準固態的，就是主要為固態、少量是液態。
關于固態鋰電池國內外動態
現在固態鋰電池持續升溫，美國、歐洲、日本、韓國、我國，都在投入。各個國家心態不太一樣。
例如美國，以小公司，創業型公司為主。美國有兩家公司還是不錯的，都是初創公司，一個是Sakti3，續駛里程能到500公里，現在還處于初級階段。還有一個叫Solid Power，被寶馬等幾家大公司投資了。美國主要是小公司、創業公司干，立足于顛覆性技術。
日本的，基本上是固態鋰離子電池。最著名的豐田，將在2022年實現商品化。
我們看看豐田干的是什么?豐田做的不是全固態鋰金屬電池，做的是固態鋰離子電池，它的負極是石墨類，硫化物電解質，高電壓正極，單體電池容量15安時，電壓是十幾V的那種，2022年實現商品化，這個是靠譜的。
所以在日本，并沒有顛覆，還是鋰離子電池，正負極還可以用以前的。韓國，也是石墨類負極，并不是金屬鋰負極，跟日本差不多。
中、日、韓的情況是類似的，因為我們已經有了很大的鋰離子電池的產業鏈，不希望推倒重來。
三、綜合評述與展望
第一，鋰離子動力電池有望于2020年前實現300瓦時/公斤目標。
目前國內外技術研發基本處于同一水平，但安全性研究尚待加強。這種電池的核心是安全性。
第二，作為實現遠期目標的兩類新體系，鋰硫、鋰空氣電池方面，目前國內外進展相對緩慢，2017年沒有看到突破性的進展。
從原理來講，鋰硫電池的重量比能量跟體積比能量基本相當，所以它的體積比能量要提上來是有相當難度的。
我們乘用車、轎車對體積比能量的要求可能比重量比能量來的還要重要，雖然說有每公斤400瓦時/公斤，體積比能量也只有400瓦時/升，這個我們對轎車來講就不大好了。
鋰離子電池一般來講，比方說重量比能量300瓦時/公斤，體積比就可以達到600瓦時/升。
鋰空氣電池，應該說集合了鋅空電池、氫燃料電池、鋰二次電池的所有難點。相比而言氫燃料電池更具競爭優勢。
第三，全固態鋰電池的研發產業化持續升溫，但受到固/固界面穩定性和金屬鋰負極可充性兩大問題的制約，真正的全固態鋰金屬負極電池還沒有成熟，但是以無機硫化物作為固態電解質的鋰離子電池應該說出現突破。
總體看固態電池發展的路徑，電解質可能是從液態、半固態、固液混合到固態，最后到全固態。
至于負極，會是從石墨負極，到硅碳負極，我們現在正在從石墨負極向硅碳負極轉型，最后有可能到金屬鋰負極，但是目前還存在技術不確定性。
第四，中國在高容量富鋰正極材料方面2017年取得了一些突破。基于高容量富鋰正極和高容量硅碳負極的革新型鋰離子電池比鋰硫和鋰-空電池更具可行性。
根據上面的進展分析，我們專家組對技術電池技術的發展趨勢判斷做了一次優化迭代(不作為國家電池技術路線圖的依據，僅供參考)，具體如下：
1、2020年，比能量300瓦時/公斤、比功率1000瓦時/公升，循環1000次以上，成本0.8元/瓦時以內，這個是確定的。
這個所對應的材料是什么呢?高鎳三元。大家知道我們現在國內正在從鎳：鈷：錳比例3：3：3轉向6：2：2，就是高鎳，鎳變成6，再轉變到8：1：1，鎳變成8，鈷進一步降到1，甚至鈷進一步降到0.5。負極要從碳負極向硅碳負極轉型。這是我們當前的技術變革。
2、到2025年，正極材料方面進一步提升性能，比如說我們今年取得重要突破的富鋰錳基材料，當然還會有其他材料。
2020~2025年，從300瓦時/公斤—400瓦時/公斤，每瓦時成本從8毛錢降到6毛錢以內。這個時候我們一般的性價比的純電動轎車合理的里程300—400公里。
3、到2030年，在電解質方面有希望取得突破，也就是2025~2030年最大的突破可能在電解質，就是全固態鋰電池會規模產業化，電池單體比能量有望沖擊500瓦時/公斤。
2030年，常規的性價比車型應該可以達到500公里以上。當然需要其它技術的配合。
原標題:中科院院士：中國300wh/kg動力電池已研發完成 豐田的固態電池不稀奇
責任編輯：lixin
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