12月13日-14日，以“風起云涌、敬畏與生存”為主題的2018中國新能源汽車產業峰會暨第五屆中國動力電池大會在深圳召開。本次盛會，共有30余位行業專家發表主題演講，吸引到來自材料設備、動力電池、新能源汽車領域600余位產業家和企業代表，共同探討新能源汽車共同趨勢，交流解決方案。

呂金釗演講中

12月14日，上海卡耐新能源有限公司呂金釗以《高能量密度動力電池未來發展》為題做了精彩演講。演講圍繞下面分三部分進行，第一部分介紹一下高能量密度電池發展驅動力。第二部分介紹一下高能量密度電池代表形式，固態電池研究現狀。第三部分，從一名電池設計開發者角度談一談高能量密度電池面臨的問題和挑戰，以及解決這些問題和挑戰所采取的方法和策略。

高能量密度電池發展驅動力

從消費者的角度來看，新能源汽車發展目前主要面臨的問題有以下三點：第一，續航里程短。第二，充電難。第三，新能源汽車成本比較高。呂金釗表示，新能源汽車普及過程中面臨最大問題就是續航里程，他認為開發高能量密度電池是解決消費者焦慮最切實可行的方式之一。

在國家層面，新能源汽車補貼政策也將續航里程做為重要的指標，在政策方面給予引導。十三五規劃，中國制造2025、汽車產業中長期發展規劃均對鋰離子動力電池能量密度提出具體指標，例如2020年動力電池鋰離子電池能量密度達到300Wh/kg，美國、日本、韓國對電池能量密度都有較高指標。

就目前來看，磷酸鐵鋰要獲得較高能量密度，是將鐵鋰活性含量由原來94%提升到96%，目前能達到的比能量僅僅有170~180Wh/kg，和國家制定的目標相比，還有很長的路要走。

從三元體系來看，從最初111體系變化到523體系，變成622甚至811體系。另外是高電壓體系，將電壓提升到4.2V做到4.4V，對于軟包動力電池比能就是在250~260Wh/kg，更高能量密度就是高鎳、811或者富鋰錳體系，但離400Wh/kg目標還是有差距。

以現有技術來看，要想實現下一代高能量密度體系，400Wh/kg目標，呂金釗表示，有三大電池體系能夠滿足：固態、鋰硫、鋰空氣電池，但鋰硫、鋰空氣電池國內進展緩慢，固態電池應給與更多關注。

固態電池發展現狀

歐陽明高教授曾對以上三種電池體系做了評述，固態電池進展比較平緩，但是穩中有進，他的態度比較樂觀，在2019年固態電池實現產業化。對于鋰硫、鋰空氣電池國內進展緩慢，有人關注到中國科學院大連化物所他們在鋰硫電池取得進展，但是沒有應用到動力電池。

呂金釗認為，接下來應重點關注一下高能量密度電池進展比較順暢的固態電池。固態電池與傳統鋰離子電池最大區別就是電解質使用。固態電池擺脫液態電解質的束縛，因此呈現高安全性、高能量密度，適用范圍會更廣。

他表示，正是由于這些優點，在國外許多企業和科研機構均在積極部署，比如法國雷諾、本田、豐田均在積極部署，從現狀來看他們也是處于實驗室小批量生產，能量密度沒有達到更高指標，同時電池容量僅僅處于幾十Ah的水平上。

從國內現狀來看，2018年對于中國固態電池應該是比較利好的一年，包括國內組建第一條固態鋰離子電池生產線等，另外寧德時代、比亞迪、國軒等都是在積極布局，現狀和國外一樣，僅僅處于實驗室開發，比容量并沒有達到國家制定的400Wh指標。

據呂金釗透露，上海卡耐新能源也在通過與高校科研機構強強聯合開發固態電池，目標是在2020年將固態電池開發成型。

高能量密度電池面臨的問題與挑戰

最后，呂金釗結合高能量密度電池開發，談了高能量密度電池面臨的問題與挑戰，以及解決問題采用的方法。

對于電池而言，首先是能量密度的載體，能量密度越高，電池越不穩定。從特斯拉等一系列安全事故的發生，大家鋰離子動力電池安全性問題更加重視。另外就是倍率性能，為了開發高比能電池，大家往往采用的策略將活性組分提高，比如隔膜都變薄，勢必影響倍率性能發揮。他表示，如何做到高比能量電池和倍率電池也是要研究的重點問題。高比能電池開發過程中怎么樣兼顧成本，怎么樣兼顧低溫特性。

基于對鋰離子高能量密度電池安全性方面的考慮，呂金釗從隔膜，電解，正極材料三個層面做了分析。

第一個層面，從隔膜角度進行分析，隔膜在鋰離子電池中起到離子傳輸，電子絕緣的效果。從目前所使用的隔膜，一般在130，PP是150，鋰離子發生熱失控內部溫度達到200甚至更高。開發高比能電池，析鋰現象會加劇，尤其在大倍率快充情況下，怎么樣將電池析鋰解決，抑制析鋰和內短路。另外怎么樣從正極抑制氧化。從隔膜發展趨勢來看，采用耐高溫，收縮率比較高，通過涂覆PVDF、二氧化硅、三氧化二鋁實現。通過涂覆改進之后，隔膜熱收縮性有明確提升。

第二個層面，電解液本身是有EC、PC、DEC成分組成，這些成分當電池發生熱失控的時候，都會燃燒、著火。怎么來抑制著火發生？開發高比能能量電池，這是對電解液需要解決的問題，我們可以和電解液廠家合作開發，通過添加阻燃添加劑抑制著火的發生。

第三個層面是在材料體系里面，隨著鎳含量的提升，氧的釋放，溫度降低。比如111，最初分解溫度在300多，在811的時候溫度已經降到200多。還有表面殘堿水的控制，對水的特別敏感體現在制成過程中容易形成活動。水一旦有的話，我們在后續很難去除，這對安全也是不利的，另外也是表面殘堿，鄭博士一直有提到，表面殘堿會加劇高鎳材料混合程度，加速尖晶和氧釋放程度，我們可以適當降低鎳的含量，如果根據能量密度的要求，我們可以在這里面摻雜一些錳酸鋰，我們采用622和523，上升到4.3V，這都是從正極材料提升高比能量密度電池安全性的策略。

最后，呂金釗做了總結與展望。第一，解決消費者續航里程焦慮癥成為高能量電池發展的驅動力。第二，固態電池作為高能量密度電池方向之一，仍需攻克很多技術問題，量產需要充分的驗證。高能量密度電池的開發尤其要關注電池的安全性。第四，兼顧“高安全、低成本、大倍率、低溫特性”高能量密度電池開發是設計過程中需要思考的問題。

（文章根據現場速記內容整理，未經本人審核）

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