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聚焦:动力电池新材料研发进展

2016-10-11 14:54
潇纵
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  近日,在“动力电池企业技术交流会”上中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员李泓博士的演讲主题为“动力电池新材料研发进展”。以下为李泓博士演讲内容:

  今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向,对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性,可靠性,还有成本技术指标提出了系列的要求,这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目,对于基础研究的项目,希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg,新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的,要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上,提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。

  从产品指标的角度考虑这个问题,我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》,底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛,今年启动了3个专项都涉及到动力电池。

  大家都希望将来是400wh/kg,为什么做这个指标?多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例,其百公里能耗为14kwh,寿命要求是10年20万公里,而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展,达到同样续航里程的成本比目前高不少,所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量,将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争,甚至被燃料电池碾压的情况。

  从实际的发展角度看,整个的发展是很慢的而且是比较稳健的,主要是技术和材料的升级换代,即便是按照路线去看的话,如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300,2030年就是390瓦时每公斤,这个路线图怎么一点一点实现,第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的?

1990-2025锂电池能量密度发展路线图

  液态电解质锂电池电池已经发展了三代,去年有一个详细的介绍,主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代,提高了电压或者是容量;负极方面主要的变化,能量学的电池里面,把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术,包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢?低能量的密度确实非常好,就是牺牲了循环性更不用提安全性,实现了高能量,但是不是说循环性不能提高,还需要一些细致基础的研究,这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多,现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。

  但是对于电池材料来说,有很多的问题和性能的要求,同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术,每一根线都有很多细节的技术和内容,你更换一个材料的时候,整个电池会很复杂地变化,研发这个电池材料特别慢,一般的需要十几年以上,现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀,那你在电芯层面上非常难涉及,核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求,另外就是说这些高能量密度的实现是可以的,但是他的综合接入指标能不能满足应用要求?是什么样的上限这个不太清楚,这个里面有一些解决的方案,时间关系就不详细讨论了,欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。

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