鉅大LARGE | 點擊量：975次 | 2021年09月28日
能量密度300Wh/kg 下一代動力鋰電池何處尋？
電動汽車對動力鋰離子電池的需求是什么?如何實現(xiàn)?這一電動汽車界關注的問題，以我國科學院、我國工程院多位院士為代表的學者已研究多年。九月中旬，我國科學院學部主辦電動汽車對動力電源的需求及其對策主題論壇。我國科學院田昭武院士、萬立駿院士，我國工程院陳立泉院士、郭孔輝院士、陳清泉院士、楊裕生院士等20余位電動汽車及動力電源領域的學者出席論壇。中航鋰電、天津力神、超威集團、天津比克、山東威能等電源公司，南車時代、比亞迪、瑞華集團、奇瑞汽車、陸地方舟、山東時風等電動汽車公司代表參加了此次研討會。
動力鋰離子電池是電動汽車的心臟，心臟的強勁與否決定了電動汽車能跑多快多遠。目前業(yè)界主流的電動汽車均以鋰離子電池為主，從實際應用效果來看并不能令人滿意續(xù)駛里程已經成為困擾電動汽車發(fā)展的最大障礙之一。
為此，2020年動力鋰離子電池模塊的能量密度達到300Wh/kg被政府和業(yè)界作為下一段發(fā)展目標提出?，F(xiàn)在距離2020年還有7年時間，可產業(yè)化的下一代動力鋰離子電池卻還沒有浮出水面。學者們看好鋰硫電池、鋰氧電池等新材料電池，從業(yè)者則對下一代動力鋰離子電池產業(yè)化前景更為悲觀，達到300Wh/kg的材料，現(xiàn)在我還沒看到。
目標：300Wh/kg
400-500公里的續(xù)駛里程有關傳統(tǒng)燃油汽車來說是十分容易達到的數(shù)值，而有關電動汽車來說卻遙不可及。目前，主流電動汽車續(xù)駛里程多在200公里以下，少數(shù)如比亞迪E6、特斯拉ModelS等則通過新增電池組數(shù)量，犧牲車重、成本經濟性的方式新增續(xù)駛里程，其模式難以推廣。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
即使不要求電動汽車的續(xù)駛里程與傳統(tǒng)燃油汽車看齊，僅僅是更高效率的角度看，提升電池比能量、降低電池重量也是必須的。而現(xiàn)階段單體電池比能量僅110-120Wh/kg，組合成電池包后，電池系統(tǒng)能量密度還不到90Wh/kg。
根據(jù)國務院頒布的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中提及的目標，至2015年動力鋰離子電池模塊的能量密度達到150Wh/kg(折算成單體電池，其能量密度大約要達到170-190Wh/kg)，至2020年動力鋰離子電池模塊的能量密度達到300Wh/kg(對應的單體電池能量密度至少達到330Wh/kg以上)。
不僅僅是我國，美、日等國對下一代動力鋰離子電池的規(guī)劃也是2020年能量密度達到300Wh/kg，而稍微長期的2030年規(guī)劃，能量密度則達到了500Wh/kg。武漢大學化學與分子科學學院教授艾新平向第一電動記者介紹說，在現(xiàn)今電池下，實現(xiàn)2015年150Wh/kg的目標沒有問題，但是2020年要實現(xiàn)電池模塊的能量密度達到300Wh/kg會有困難。艾新平參與了上述節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃的制訂。
我國科學院物理研究所清潔能源中心副主任黃學杰告訴第一電動記者，采用現(xiàn)有的鋰離子電池體系，2020年的300Wh/kg基本不可能完成，必須尋求新類型的動力鋰離子電池。
可能的方法
一種技術從實驗室走向市場大概十年左右。黃學杰表示。2020年并不是一個遙遠的未來，目前還沒有看到任何確定性的解決方法，可能達成上述目標的新一代動力鋰離子電池體系也屈指可數(shù)。近期看三元材料，中期看富鋰錳基，遠期看鋰硫電池。艾新平這樣為動力鋰離子電池的世代體系分類。
艾新平認為，提高動力鋰離子電池比能量的技術途徑只有三個。一是工藝進步，但如今電池工藝設計已相對成熟，提高電池比能量的空間不大;二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸鐵鋰和錳酸鋰為正極、碳材料為負極的鋰離子動力鋰離子電池在能量密度上很難有大的突破;三是新材料、新體系，即開發(fā)高比能新材料、發(fā)展動力鋰離子電池新體系是未來動力鋰離子電池比能量大幅度提升的重要途徑。
我國科學院化學研究所研究員郭玉國支持了這一看法，他介紹鋰硫電池是目前高比能二次電池的研究熱點，無論是作為正極材料的單質硫還是作為負極材料的金屬鋰，均具有很高的理論比容量，從而使整個電池的理論比能量高達2600wh/kg。
產業(yè)化路途漫漫
雖然有了一些眉目，但這些產品距離產業(yè)化顯然還有很長的路要走。黃學杰對記者表示，目前富鋰錳基電池和鋰硫電池還處于實驗室展示階段，距離最后成為可應用的產品還要一段時間。
黃學杰認為，在中期動力鋰離子電池研發(fā)上，我國的力度與國際相比并不落后。記者對2013年度的國際動力鋰離子電池研發(fā)新聞進行了梳理，發(fā)現(xiàn)雖然經常有新型電池的新聞見諸報端，但大部分空洞無物，多是投資宣傳。在中期動力鋰離子電池體系研發(fā)上，我國確實保持了與國際同步。
不過在更頂端動力鋰離子電池體系的研發(fā)上，國內與國際水平還有很大差距。
鋰氧電池的現(xiàn)狀是都在實驗室階段，但是國外很多公司還在研究，國內公司沒有。我國工程院院士、我國科學院物理研究所研究員陳立泉告訴記者。
有關公司來說，新一代動力鋰離子電池還沒進入議事日程。動力鋰離子電池公司環(huán)宇賽爾的技術部長馮祥明表示，公司重要做的是產品生產和應用研究。我們重要是對成熟或者接近成熟的材料進行應用，馮祥明說：現(xiàn)在還沒有可以進入應用領域的新材料。
理論界說話很簡單，真正工業(yè)化生產很難。煙臺卓能電池材料有限公司程元勝副總經理很直白地表示：達到300Wh/kg的材料，現(xiàn)在我還沒看到。
