12月13日-14日，以“風(fēng)起云涌、敬畏與生存”為主題的2018中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨第五屆中國(guó)動(dòng)力電池大會(huì)在深圳召開。本次盛會(huì)，共有30余位行業(yè)專家發(fā)表主題演講，吸引到來(lái)自材料設(shè)備、動(dòng)力電池、新能源汽車領(lǐng)域600余位產(chǎn)業(yè)家和企業(yè)代表，共同探討新能源汽車共同趨勢(shì)，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(dòng)力電池未來(lái)發(fā)展》為題做了精彩演講。演講圍繞下面分三部分進(jìn)行，第一部分介紹一下高能量密度電池發(fā)展驅(qū)動(dòng)力。第二部分介紹一下高能量密度電池代表形式，固態(tài)電池研究現(xiàn)狀。第三部分，從一名電池設(shè)計(jì)開發(fā)者角度談一談高能量密度電池面臨的問題和挑戰(zhàn)，以及解決這些問題和挑戰(zhàn)所采取的方法和策略。

高能量密度電池發(fā)展驅(qū)動(dòng)力

從消費(fèi)者的角度來(lái)看，新能源汽車發(fā)展目前主要面臨的問題有以下三點(diǎn)：第一，續(xù)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(xù)航里程，他認(rèn)為開發(fā)高能量密度電池是解決消費(fèi)者焦慮最切實(shí)可行的方式之一。

在國(guó)家層面，新能源汽車補(bǔ)貼政策也將續(xù)航里程做為重要的指標(biāo)，在政策方面給予引導(dǎo)。十三五規(guī)劃，中國(guó)制造2025、汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃均對(duì)鋰離子動(dòng)力電池能量密度提出具體指標(biāo)，例如2020年動(dòng)力電池鋰離子電池能量密度達(dá)到300Wh/kg，美國(guó)、日本、韓國(guó)對(duì)電池能量密度都有較高指標(biāo)。

就目前來(lái)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(lái)94%提升到96%，目前能達(dá)到的比能量?jī)H僅有170~180Wh/kg，和國(guó)家制定的目標(biāo)相比，還有很長(zhǎng)的路要走。

從三元體系來(lái)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(duì)于軟包動(dòng)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(biāo)還是有差距。

以現(xiàn)有技術(shù)來(lái)看，要想實(shí)現(xiàn)下一代高能量密度體系，400Wh/kg目標(biāo)，呂金釗表示，有三大電池體系能夠滿足：固態(tài)、鋰硫、鋰空氣電池，但鋰硫、鋰空氣電池國(guó)內(nèi)進(jìn)展緩慢，固態(tài)電池應(yīng)給與更多關(guān)注。

固態(tài)電池發(fā)展現(xiàn)狀

歐陽(yáng)明高教授曾對(duì)以上三種電池體系做了評(píng)述，固態(tài)電池進(jìn)展比較平緩，但是穩(wěn)中有進(jìn)，他的態(tài)度比較樂觀，在2019年固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。對(duì)于鋰硫、鋰空氣電池國(guó)內(nèi)進(jìn)展緩慢，有人關(guān)注到中國(guó)科學(xué)院大連化物所他們?cè)阡嚵螂姵厝〉眠M(jìn)展，但是沒有應(yīng)用到動(dòng)力電池。

呂金釗認(rèn)為，接下來(lái)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注一下高能量密度電池進(jìn)展比較順暢的固態(tài)電池。固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰離子電池最大區(qū)別就是電解質(zhì)使用。固態(tài)電池?cái)[脫液態(tài)電解質(zhì)的束縛，因此呈現(xiàn)高安全性、高能量密度，適用范圍會(huì)更廣。

他表示，正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外許多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)均在積極部署，比如法國(guó)雷諾、本田、豐田均在積極部署，從現(xiàn)狀來(lái)看他們也是處于實(shí)驗(yàn)室小批量生產(chǎn)，能量密度沒有達(dá)到更高指標(biāo)，同時(shí)電池容量?jī)H僅處于幾十Ah的水平上。

從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，2018年對(duì)于中國(guó)固態(tài)電池應(yīng)該是比較利好的一年，包括國(guó)內(nèi)組建第一條固態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)線等，另外寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒等都是在積極布局，現(xiàn)狀和國(guó)外一樣，僅僅處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，比容量并沒有達(dá)到國(guó)家制定的400Wh指標(biāo)。

據(jù)呂金釗透露，上海卡耐新能源也在通過與高校科研機(jī)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合開發(fā)固態(tài)電池，目標(biāo)是在2020年將固態(tài)電池開發(fā)成型。

高能量密度電池面臨的問題與挑戰(zhàn)

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

對(duì)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(wěn)定。從特斯拉等一系列安全事故的發(fā)生，大家鋰離子動(dòng)力電池安全性問題更加重視。另外就是倍率性能，為了開發(fā)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(shì)必影響倍率性能發(fā)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(diǎn)問題。高比能電池開發(fā)過程中怎么樣兼顧成本，怎么樣兼顧低溫特性。

基于對(duì)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(gè)層面做了分析。

第一個(gè)層面，從隔膜角度進(jìn)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(fā)生熱失控內(nèi)部溫度達(dá)到200甚至更高。開發(fā)高比能電池，析鋰現(xiàn)象會(huì)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(nèi)短路。另外怎么樣從正極抑制氧化。從隔膜發(fā)展趨勢(shì)來(lái)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(shí)現(xiàn)。通過涂覆改進(jìn)之后，隔膜熱收縮性有明確提升。

第二個(gè)層面，電解液本身是有EC、PC、DEC成分組成，這些成分當(dāng)電池發(fā)生熱失控的時(shí)候，都會(huì)燃燒、著火。怎么來(lái)抑制著火發(fā)生？開發(fā)高比能能量電池，這是對(duì)電解液需要解決的問題，我們可以和電解液廠家合作開發(fā)，通過添加阻燃添加劑抑制著火的發(fā)生。

第三個(gè)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(shí)候溫度已經(jīng)降到200多。還有表面殘堿水的控制，對(duì)水的特別敏感體現(xiàn)在制成過程中容易形成活動(dòng)。水一旦有的話，我們?cè)诤罄m(xù)很難去除，這對(duì)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(huì)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(dāng)降低鎳的含量，如果根據(jù)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(jié)與展望。第一，解決消費(fèi)者續(xù)航里程焦慮癥成為高能量電池發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。第二，固態(tài)電池作為高能量密度電池方向之一，仍需攻克很多技術(shù)問題，量產(chǎn)需要充分的驗(yàn)證。高能量密度電池的開發(fā)尤其要關(guān)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(fā)是設(shè)計(jì)過程中需要思考的問題。

（文章根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審核）

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