2020年我国锂离子动力电池单体能量密度有望突破300瓦时/公斤

      1月7日，由电动汽车百人会主办的“把握全球变革趋势，实现高质量发展”热点问题交流会在清华大学召开。欧阳明高院士出席会议并发表了题为“2017年动力电池技术进展与发展趋势”的主旨演讲。

      欧阳明高的演讲主要围绕电池技术展开：“我现在重点关注的有三个问题：电池、电耗、充电。电池是零部件层面和核心技术层面的关键；电耗是当前整车集成技术的核心问题；而充电技术正在经历需求大增长、技术大发展的时期。今天我主要讲电池技术”。
      一：国内动力电池的主要技术进展
      关于国内动力电池的主要技术进展，欧阳明高表示：“第一，要在2020年产业化的300瓦时/公斤的电池单体，目前已经取得了实质性突破。像宁德时代、天津力神和国轩高科采用的技术路线大同小异：正极是高镍三元，负极是硅碳负极。300瓦时/公斤的电池单体大概能做出200-210瓦时/公斤的电池系统，这和今年年初单体能量密度230瓦时/公斤左右，电池系统150瓦时/公斤左右相比有很大提高”。
      “第二，面向2025年产业化，希望冲击电池单体能量密度400瓦时/公斤的目标。目前达到300瓦时/公斤实际上是负极从碳变成硅碳，而到400瓦时/公斤要变的是正极材料。目前可选的正极材料有好几种，取得突破性进展的是高容量富锂锰基正极材料”。
      “第三，2017年全球电池领域最热的当属固态电池。国内目前有多家研究机构、产业单位和企业在做，下面我以固态电池为例来介绍全球动力电池技术热点”。
      二：全固态锂电池
      关于全固态锂电池，欧阳明高介绍道：“全固态锂电池，这六个字每一个字都不能变。所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组份的锂电池，全称是“全固态电解质锂电池”。这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池。全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池”。
      “它有优势也有不足。优势方面，第一安全性高，第二能量密度高，第三正极材料选择的范围宽，第四系统比能量高；不足方面，第一是固态电解质材料的离子电导率偏低，第二是固/固界面接触性和稳定性差，第三是金属锂的可充性问题，第四是制造成本偏高”。
      接着，欧阳明高又讲到：“目前有突破、有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。它和全固态锂电池的区别是不全都是固态电解质，真正的固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质；所谓半固态，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态，一半是液态的；准固态就是主要为固态、少量是液态”。
      三：综合评述与展望
      回望2017，欧阳明高总结了四点：“第一，锂离子动力电池单体有望于2020年前实现300瓦时/公斤目标，目前国内外技术研发基本处于同一水平，但安全性研究尚待加强。这种电池的核心是安全性。第二，关于锂硫电池、锂空气电池方面，目前国内外进展相对缓慢，2017年没有看到突破性的进展。
      第三，固态电池的研发产业化持续升温，但受到固/固界面稳定性和金属锂负极可充性两大问题的制约，真正的全固态锂金属负极电池还没有成熟，但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池应该说出现突破。总体来看固态电池发展的路径：电解质可能是从液态、半固态、固液混合到固态，最后到全固态。至于负极，会是从石墨负极，到硅碳负极，最后有可能到金属锂负极，但是目前还存在技术不确定性。第四，基于高容量富锂正极和高容量硅碳负极的革新型锂离子电池比锂硫和锂空气电池更具可行性”。
      展望未来，欧阳明高代表专家组对电池技术的发展趋势做了几点判断：“第一，到2020年：电池单体能量密度300瓦时/公斤、比功率1000瓦时/公斤，循环1000次以上，成本0.8元/瓦时以内。所对应的正极高镍三元材料，将从镍：钴：锰比例3：3：3转向6：2：2最后为8：1：1，所对应的负极材料要从碳负极向硅碳负极转型”。
      “第二，到2025年：取得重要突破的富锂锰基材料将进一步提升性能，从单体密度300瓦时/公斤迈向400瓦时/公斤，每瓦时成本从8毛钱以内到6毛钱以内”。
      “第三，到2030年：最大的突破可能是面向固态电池规模产业化。电池单体比能量密度将有望冲击500瓦时/公斤。届时，常规的性价比车型应该可以达到500公里以上，当然这还需要电耗、轻量化等其它技术的配合”。