中科院院士：中國300wh/kg動(dòng)力電池已研發(fā)完成豐田的固態(tài)電池不稀奇

2018-01-09 10:57:42 來源:建約車評(píng) 作者:車評(píng)君　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

讓特斯拉Model 3限于難產(chǎn)的就是其著名的動(dòng)力電池2170，據(jù)說比能量約為280瓦時(shí) 公斤。最新的消息是，中國的高鎳三元鋰電池，比能量超過300

讓特斯拉Model 3限于難產(chǎn)的就是其著名的動(dòng)力電池2170，據(jù)說比能量約為280瓦時(shí)/公斤。

最新的消息是，中國的高鎳三元鋰電池，比能量超過300瓦時(shí)/公斤，已完成研發(fā)。

中國電動(dòng)車百人會(huì)執(zhí)行副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高先生明確指出，寧德時(shí)代、天津力神、國軒高科等幾只團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了300瓦時(shí)/公斤動(dòng)力電池的研發(fā)。

歐陽明高指出，國家原計(jì)劃希望在2020年，達(dá)成比能量達(dá)到300瓦時(shí)/公斤動(dòng)力電池的量產(chǎn)目標(biāo)，是確定無疑的，甚至有機(jī)會(huì)沖擊比能量350瓦時(shí)/公斤。

2018年1月7日，在中國電動(dòng)車百人會(huì)舉行的一次媒體發(fā)布會(huì)，該組織執(zhí)行副理事長歐陽明高發(fā)表演講，就2018年-2030年，全球動(dòng)力電池的技術(shù)路線，階段性目標(biāo)以及熱點(diǎn)問題進(jìn)行闡述。

一些重要的觀點(diǎn)簡介如下：

1、2020年，產(chǎn)業(yè)化的300瓦時(shí)/公斤的動(dòng)力電池取得了實(shí)質(zhì)性突破，單體比能量達(dá)到350瓦時(shí)/公斤、系統(tǒng)260瓦時(shí)/公斤是我們力爭的目標(biāo)。

2、中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)固態(tài)鋰離子電池。

3、豐田做的不是全固態(tài)鋰金屬電池，做的是固態(tài)鋰離子電池，它的負(fù)極是石墨類(因此難度是小很多的)。

4、鋰硫、鋰空氣電池方面，目前國內(nèi)外進(jìn)展相對(duì)緩慢，2017年沒有看到突破性的進(jìn)展。

5、全固態(tài)鋰電池會(huì)在2025-2030年之間取得突破。

更詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)看歐陽明高先生的演講全文：

今年年會(huì)(1月21日)做報(bào)告我也將代表總體專家組，做技術(shù)報(bào)告。技術(shù)問題非常多，我現(xiàn)在重點(diǎn)關(guān)注有三個(gè)問題：電池、電耗、充電。

第一個(gè)，零部件層面、核心技術(shù)層面我想動(dòng)力電池肯定是關(guān)鍵，燃料電池當(dāng)然也很關(guān)鍵，我現(xiàn)在挑一個(gè)年度進(jìn)展最大的，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)展太多了。

第二個(gè)，整車技術(shù)。我今年關(guān)注的不是里程，是電動(dòng)車的電耗，這是當(dāng)前整車集成技術(shù)的核心問題。我今年年會(huì)也會(huì)講這個(gè)問題。

第三個(gè)，從整個(gè)新能源汽車推廣應(yīng)用的系統(tǒng)工程來講，充電技術(shù)正在經(jīng)歷需求大增長，技術(shù)大發(fā)展的時(shí)期。需要重點(diǎn)關(guān)注。

所以我在百人會(huì)年會(huì)大概會(huì)講這么三個(gè)問題，但今天我只挑一個(gè)問題，就是純技術(shù)的電池問題。

一、國內(nèi)動(dòng)力電池的主要技術(shù)進(jìn)展。

第一方面，2020年要產(chǎn)業(yè)化的300瓦時(shí)/公斤的動(dòng)力電池取得了實(shí)質(zhì)性突破。

目前新能源汽車專項(xiàng)里面有三個(gè)團(tuán)隊(duì)：一個(gè)是寧德時(shí)代新能源、一個(gè)是天津力神、一個(gè)是合肥國軒。這三個(gè)團(tuán)隊(duì)目前基本上采用的技術(shù)路線大同小異，正極高鎳三元，負(fù)極是硅碳。這個(gè)電池技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近應(yīng)用要求，可以說有重大進(jìn)展。

比能量都已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)了，寧德時(shí)代的能量密度達(dá)到304瓦時(shí)/公斤，其他兩家也差不多。循環(huán)壽命上，寧德時(shí)代也基本上在1000次左右，當(dāng)然還有部分企業(yè)安全性標(biāo)準(zhǔn)還沒有完全滿足，寧德時(shí)代安全性也全部通過。

300瓦時(shí)/公斤的單體，大概能做出200-210瓦時(shí)/公斤的電池系統(tǒng)，因?yàn)樗麄兓旧鲜擒洶姵?，不是方形電池?/span>

我們2017年年底、2018年年初單體能量密度大概達(dá)到230瓦時(shí)/公斤，系統(tǒng)大約150瓦時(shí)/公斤。

在2018、2019年我們還需要再提高50~70瓦時(shí)/公斤，這個(gè)我認(rèn)為是可以做到的。至于在2020年，單體比能量達(dá)到350瓦時(shí)/公斤、系統(tǒng)260瓦時(shí)/公斤是我們力爭的目標(biāo)。

第二方面，到2025年時(shí)，希望沖擊單體電池400瓦時(shí)/公斤的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。

單體300瓦時(shí)/公斤，變的是負(fù)極從碳變成硅碳，要達(dá)到400瓦時(shí)/公斤我們要變的是正極。目前可選的正極有好幾種，我們“新能源汽車重大專項(xiàng)”取得突破性進(jìn)展的是高容量富鋰錳基正極材料。

有兩個(gè)單位承擔(dān)了前沿基礎(chǔ)項(xiàng)目，一個(gè)是中科院物理所，改善了富鋰錳基正極循環(huán)的電壓衰減。達(dá)到的指標(biāo)是100周之后電壓衰減降到了2%以內(nèi)，應(yīng)該說這是一個(gè)重大的進(jìn)展。

另外一個(gè)是北京大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，首次研制出了比容量400毫安時(shí)/克的富鋰錳基正極，對(duì)于400瓦時(shí)/公斤應(yīng)該是沒有問題的，甚至可能更高。

第三方面，更加前沿的，是固態(tài)電池。

固態(tài)電池國內(nèi)有多家研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)單位在做，包括中科院青島能源所、中科院寧波材料所，中科院物理所等，也包括寧德時(shí)代新能源、中航鋰電等。

最近中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)固態(tài)鋰離子電池。

應(yīng)當(dāng)說固態(tài)電池?zé)o疑是2017年全球電池領(lǐng)域最熱的一個(gè)技術(shù)名詞，所以下面我以固態(tài)電池為例來介紹全球動(dòng)力電池技術(shù)熱點(diǎn)。

二、全球電池技術(shù)熱點(diǎn)：全固態(tài)鋰電池技術(shù)概況

全固態(tài)鋰電池，這幾個(gè)詞每一個(gè)字都不能少、不能變，比方說“全固態(tài)”跟“固態(tài)”是不一樣的，“鋰電池”和“鋰離子電池”不是一個(gè)概念。

所謂“全固態(tài)鋰電池”是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)組份的鋰電池，所以我們?nèi)Q是“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”。

這個(gè)全固態(tài)鋰電池又分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池。

一次電池其實(shí)已經(jīng)有用的，全固態(tài)鋰二次電池又分成全固態(tài)鋰離子電池和鋰金屬電池。這兩個(gè)概念又要區(qū)別，所謂全固態(tài)金屬鋰電池，就是它的負(fù)極用的是鋰金屬，我們現(xiàn)在負(fù)極大家知道用的是碳或者硅碳或者鈦酸鋰。

全固態(tài)鋰電池的概念比鋰離子電池出現(xiàn)的更早。大家知道鋰離子電池只出現(xiàn)了25年左右，是日本人發(fā)明的，到現(xiàn)在25年，真正到車上用就10多年，所以很年輕但是進(jìn)步很快。

早期所指的全固態(tài)鋰電池，都是指金屬鋰為負(fù)極的全固態(tài)金屬鋰電池，所以一說全固態(tài)往往說到這個(gè)，就是說全固態(tài)的是以鋰金屬為負(fù)極的。

全固態(tài)鋰電池有幾個(gè)潛在的技術(shù)優(yōu)勢：

第一，比方說安全性高。因?yàn)樗鼪]有有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)引發(fā)電解液燃燒問題。

第二，能量密度高。這個(gè)要說明的是，固態(tài)電解質(zhì)的密度和使用量高于液態(tài)電解質(zhì)，在正負(fù)極材料相同的時(shí)候，他的優(yōu)勢是不明顯的。但如果有了固態(tài)電解質(zhì)之后就沒有電解液泄漏問題，所以它可以一片片全部疊起來，不像我們非要搞一個(gè)軟包包起來，這樣體積比能量就會(huì)高。

第三，正極材料選擇的范圍寬。因?yàn)樨?fù)極是鋰金屬，正極不含鋰都可以。還有，電解質(zhì)的電壓窗口會(huì)更寬些，正極材料選擇范圍也就大，比能量也可以提高。

第四，系統(tǒng)比能量高。由于電解質(zhì)無流動(dòng)性，可以方便地通過內(nèi)串聯(lián)組成高電壓單體，利于電池系統(tǒng)成組效率和能量密度的提高。

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