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他们让锂电池变成白菜价 深圳锂电项目获国家技术发明奖

2018-01-24 14:31
科技记事
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科研团队在实验室里的场景,这项技术未来具有广阔的市场前景。文、图/广州日报全媒体记者王纳 通讯员陈超群

上周末,在钓鱼台国宾馆召开的中国电动汽车百人会论坛上,国家科技部部长万钢在总结新能源汽车发展成就时,提到如今“动力电池系统价格已经下降到2元/瓦时以下,而产能达到200G瓦时,基本上满足产业化和市场的需求。”

动力电池的价格是怎么变成白菜价的呢?

近日,来自深圳的“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”项目获得国家技术发明奖二等奖,这是由清华大学深圳研究生院康飞宇教授团队和天津大学杨全红教授团队历时二十余年完成的科研成果。广州日报全媒体记者在采访中了解到,原来正是这些科研工作者的不懈努力,让动力电池更加廉价,让新能源汽车走进大众生活。

这项技术究竟有什么用?它到底有多牛?为什么是在广东珠三角地区完成?近日,项目主要完成人之一、清华大学深圳研究生院李宝华教授接受了本报记者的独家专访,向读者揭开这项技术的神秘面纱。

李宝华向记者介绍实验室里的高端科研设备。

技术有多牛?

锂电池产业成中日韩三足鼎立之势

新能源汽车主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组成。其中电机、电控及组装和传统汽车基本相同,差价的原因在于电池驱动系统。从新能源汽车的成本构成看,电池驱动系统占据了新能源汽车成本的30%~45%,而动力锂电池又占据电池驱动系统约75%~85%的成本构成。

解决新能源汽车高价格的核心是降低动力锂电池一次采购成本。而“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”项目属于无机非金属材料中的石墨及碳素制品制造技术,优化了锂离子动力电池充放电速率、循环和高低温性能,大幅提升了我国天然石墨资源的深加工技术和利用水平,提高我国锂离子电池行业的国际竞争力。

究竟这项技术有多牛?李宝华向记者阐述了这个项目发展的来龙去脉。原来,锂离子电池制造产业做得最早的是日本,其制造锂离子电池负极材料用的是人造碳素石墨材料,这大幅推动了锂离子电池的商品化。为什么要用人造石墨材料?因为日本资源缺乏,本身没有天然石墨矿物储备,人造石墨材料主要来源于石油化工和钢铁产业。那时候人造石墨负极材料技术掌握在日本人手里。后来,韩国也学习了日本的技术,所以,早期的锂离子电池的市场一直以日韩为龙头。但是人造石墨制备过程能耗大、成本高,制约了其价格和应用规模。

我国的情况与日韩不同,我国拥有丰富的天然石墨资源储备,如果能在锂离子电池生产中实现天然石墨代替人造石墨,一方面能更省能耗,降低成本,另一方面也能在国际竞争中实现弯道超车。此中的重大意义不言而喻。所以我国从上世纪就开始开展天然石墨的研究,康飞宇教授的团队正是国内最早的从事天然石墨深加工和应用的科研团队。

项目团队历时二十余年攻关,从国内最早申报天然石墨负极发明专利、突破关键技术,到实现天然石墨和石墨烯的规模应用,借助资源和技术优势,终于使得锂离子电池“物美价廉”,形成锂离子电池产业“中日韩”三足鼎立的格局。

李宝华用一组数字形象地告诉记者,2000年之前,用人造石墨制备的锂离子电池负极材料,1吨的价格为30~40万元人民币;2000年之后逐步降至目前的3~10万元。这也倒逼着日韩电池企业大幅降低锂离子电池的价格。

如今国内外锂离子电池负极材料市场每年的产值近100亿元,其中近40%由天然石墨深加工制成。

康飞宇教授及科研团队部分成员领取国家技术发明奖二等奖。


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