1月7日，由電動汽車百人會主辦的“把握全球變革趨勢，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”熱點(diǎn)問題交流會在清華大學(xué)召開。歐陽明高院士出席會議并發(fā)表了題為“2017年動力電池技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展趨勢”的主旨演講。

2020年我國鋰離子動力電池單體能量密度有望突破300瓦時(shí)/公斤

歐陽明高的演講主要圍繞電池技術(shù)展開：“我現(xiàn)在重點(diǎn)關(guān)注的有三個(gè)問題：電池、電耗、充電。電池是零部件層面和核心技術(shù)層面的關(guān)鍵；電耗是當(dāng)前整車集成技術(shù)的核心問題；而充電技術(shù)正在經(jīng)歷需求大增長、技術(shù)大發(fā)展的時(shí)期。今天我主要講電池技術(shù)”。

一：國內(nèi)動力電池的主要技術(shù)進(jìn)展

關(guān)于國內(nèi)動力電池的主要技術(shù)進(jìn)展，歐陽明高表示：“第一，要在2020年產(chǎn)業(yè)化的300瓦時(shí)/公斤的電池單體，目前已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性突破。像寧德時(shí)代、天津力神和國軒高科采用的技術(shù)路線大同小異：正極是高鎳三元，負(fù)極是硅碳負(fù)極。300瓦時(shí)/公斤的電池單體大概能做出200-210瓦時(shí)/公斤的電池系統(tǒng)，這和今年年初單體能量密度230瓦時(shí)/公斤左右，電池系統(tǒng)150瓦時(shí)/公斤左右相比有很大提高”。

“第二，面向2025年產(chǎn)業(yè)化，希望沖擊電池單體能量密度400瓦時(shí)/公斤的目標(biāo)。目前達(dá)到300瓦時(shí)/公斤實(shí)際上是負(fù)極從碳變成硅碳，而到400瓦時(shí)/公斤要變的是正極材料。目前可選的正極材料有好幾種，取得突破性進(jìn)展的是高容量富鋰錳基正極材料”。

“第三，2017年全球電池領(lǐng)域最熱的當(dāng)屬固態(tài)電池。國內(nèi)目前有多家研究機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)單位和企業(yè)在做，下面我以固態(tài)電池為例來介紹全球動力電池技術(shù)熱點(diǎn)”。

二：全固態(tài)鋰電池

關(guān)于全固態(tài)鋰電池，歐陽明高介紹道：“全固態(tài)鋰電池，這六個(gè)字每一個(gè)字都不能變。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，全稱是“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。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”。

“它有優(yōu)勢也有不足。優(yōu)勢方面，第一安全性高，第二能量密度高，第三正極材料選擇的范圍寬，第四系統(tǒng)比能量高；不足方面，第一是固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低，第二是固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差，第三是金屬鋰的可充性問題，第四是制造成本偏高”。

接著，歐陽明高又講到：“目前有突破、有性能優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化前景的，主要是固態(tài)鋰離子電池。它和全固態(tài)鋰電池的區(qū)別是不全都是固態(tài)電解質(zhì)，真正的固態(tài)鋰離子電池，其電解質(zhì)是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì)；所謂半固態(tài)，就是固態(tài)電解質(zhì)、液態(tài)電解質(zhì)各占一半，或者說電芯的一半是固態(tài)，一半是液態(tài)的；準(zhǔn)固態(tài)就是主要為固態(tài)、少量是液態(tài)”。

三：綜合評述與展望

回望2017，歐陽明高總結(jié)了四點(diǎn)：“第一，鋰離子動力電池單體有望于2020年前實(shí)現(xiàn)300瓦時(shí)/公斤目標(biāo)，目前國內(nèi)外技術(shù)研發(fā)基本處于同一水平，但安全性研究尚待加強(qiáng)。這種電池的核心是安全性。第二，關(guān)于鋰硫電池、鋰空氣電池方面，目前國內(nèi)外進(jìn)展相對緩慢，2017年沒有看到突破性的進(jìn)展。

第三，固態(tài)電池的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化持續(xù)升溫，但受到固/固界面穩(wěn)定性和金屬鋰負(fù)極可充性兩大問題的制約，真正的全固態(tài)鋰金屬負(fù)極電池還沒有成熟，但是以無機(jī)硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池應(yīng)該說出現(xiàn)突破。總體來看固態(tài)電池發(fā)展的路徑：電解質(zhì)可能是從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)，最后到全固態(tài)。至于負(fù)極，會是從石墨負(fù)極，到硅碳負(fù)極，最后有可能到金屬鋰負(fù)極，但是目前還存在技術(shù)不確定性。第四，基于高容量富鋰正極和高容量硅碳負(fù)極的革新型鋰離子電池比鋰硫和鋰空氣電池更具可行性”。

展望未來，歐陽明高代表專家組對電池技術(shù)的發(fā)展趨勢做了幾點(diǎn)判斷：“第一，到2020年：電池單體能量密度300瓦時(shí)/公斤、比功率1000瓦時(shí)/公斤，循環(huán)1000次以上，成本0.8元/瓦時(shí)以內(nèi)。所對應(yīng)的正極高鎳三元材料，將從鎳：鈷：錳比例3：3：3轉(zhuǎn)向6：2：2最后為8：1：1，所對應(yīng)的負(fù)極材料要從碳負(fù)極向硅碳負(fù)極轉(zhuǎn)型”。

“第二，到2025年：取得重要突破的富鋰錳基材料將進(jìn)一步提升性能，從單體密度300瓦時(shí)/公斤邁向400瓦時(shí)/公斤，每瓦時(shí)成本從8毛錢以內(nèi)到6毛錢以內(nèi)”。

“第三，到2030年：最大的突破可能是面向固態(tài)電池規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。電池單體比能量密度將有望沖擊500瓦時(shí)/公斤。屆時(shí)，常規(guī)的性價(jià)比車型應(yīng)該可以達(dá)到500公里以上，當(dāng)然這還需要電耗、輕量化等其它技術(shù)的配合”。