中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2017年8月25日~26日,,“國(guó)際電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新峰會(huì)”在江蘇張家港市成功召開。在會(huì)上,,中國(guó)工程院陳立泉院士發(fā)表了主題演講,,他認(rèn)為發(fā)展固態(tài)電池已經(jīng)刻不容緩,以下是陳院士的演講實(shí)錄:
大家知道,,現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)是新能源汽車產(chǎn)銷大國(guó),,產(chǎn)銷量已經(jīng)是超過了日本和美國(guó),成為世界第一,,前不久一個(gè)消息,7月27日,,英國(guó)宣布將于2040年停止銷售汽油和柴油汽車來減少空氣污染,,實(shí)際上,不止是英國(guó),,最早的2025年像挪威,、荷蘭,這些國(guó)家將于2025年禁止銷售燃油車,,其他國(guó)家像德國(guó),、比利時(shí)2030年和2040廢止燃油車應(yīng)該算是比較晚的。所以,,整個(gè)歐盟國(guó)家大概到2050年,,在路上的跑車都是新能源汽車。那么我們國(guó)家的發(fā)展規(guī)劃,,大概是到2020年,,汽車產(chǎn)銷量大概是三千萬輛,新能源汽車二百萬輛,,2025年我們的新車大概是3500萬輛,,新能源汽車生產(chǎn)700萬,占20%,。
新能源汽車快速發(fā)展有兩個(gè)問題,,一個(gè)是續(xù)航里程,一個(gè)是安全,。
近期的問題我想說硅碳負(fù)極現(xiàn)在很多企業(yè)都在做,,這個(gè)應(yīng)該說是我們?cè)阡囯娦袠I(yè)力點(diǎn),工作人唯一申請(qǐng)專利比較早的,,第一個(gè)專利是物理所申請(qǐng)的,,這是全世界認(rèn)可的,,我們希望能夠用上,所以我們從500毫克納米硅,,到500公斤去年用了17年的時(shí)間,。從而實(shí)驗(yàn)室的文章到產(chǎn)業(yè)化是有相當(dāng)長(zhǎng)的距離,我希望以后不要再出現(xiàn)17年的時(shí)間,,希望能夠架起一座橋梁,,就是實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)能夠怎么樣對(duì)接。但是現(xiàn)在突然國(guó)家這么一個(gè)指標(biāo),,一定要有三元材料,,所以現(xiàn)在企業(yè)做原材料公司都宣稱可以做三元材料,但是三元材料有問題,,所以要完成這個(gè)指標(biāo)也不是那么容易的事情,,所以這是近期的一個(gè)工業(yè)。
除了近期的工作應(yīng)該現(xiàn)在開始考慮中期和長(zhǎng)期的,,負(fù)極只能用金屬,,用金屬鋰電做負(fù)極,正極的話可以含鋰,,也可以不含,。那么另外鋰硫電池肯定是目前也在考慮,那么下一步使用的話可能比較快一點(diǎn),,然后再下一個(gè)是鋰空氣電池,,鋰空氣電池,金屬鋰做負(fù)極,,固體電解質(zhì),。
液體電解質(zhì)電池,是我們大家都很熟悉了,。能量300瓦時(shí)每公斤,,但是超過500是不可能的。
為了解決這個(gè)安全性的問題,,也是有很多辦法,,安全性跟容量有關(guān)系,容量越大,,安全性越差,。這個(gè)安全性的指標(biāo)比較高,它的電壓是2V,,充電可以充到更高一點(diǎn),,那么電壓越高,安全越差。
另外個(gè)改善安全性就是固態(tài)電池,,它的電解質(zhì)也兩種,,一種是聚合物,另外一種無機(jī)材料,。特別是我要強(qiáng)調(diào)聚合物,,現(xiàn)在有人說做成世界上第一個(gè)固態(tài)電池,它不是聚合物,,它里面是含了液體的,。
同時(shí),要考慮鋰硫電池,,鋰硫電池一個(gè)問題就是中間產(chǎn)物是多硫化物,,由于穿梭效應(yīng)達(dá)到金屬鋰負(fù)極使之失去活性。解決方案是采用固體電解質(zhì),,還有一個(gè)鋰空氣電池是開放體系,,空氣電池是開放的,開放的空氣里頭有水分,,有二氧化碳,,如果說是用液體電解質(zhì)的話,吸到水肯定不行,,如果二氧化碳馬上形成碳酸鋰,碳酸鋰就沉淀,,所以一定要用固態(tài)電解質(zhì),。
博士公司2015年做了一個(gè)預(yù)判,能量密度是現(xiàn)有產(chǎn)品的兩倍以上,,成本更低,,一輛用目前的電池只行駛100邁,用固體電池后可行駛200邁,。目前的鋰離子電池的負(fù)極是石墨的,,這樣的話,博士公司就把美國(guó)一個(gè)豐田汽車正在研究由全固體電池提供動(dòng)力的電動(dòng)車,,因?yàn)槭菄?guó)有企業(yè),,動(dòng)作比較慢,就沒弄成,。豐田2020年要開始銷售全固態(tài)電池的電動(dòng)車,,那么據(jù)說,充電時(shí)間可以減少,,但是我一直沒查到,,它的電池體系,它計(jì)劃2020年開始銷售,,現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)開始在研究了,。
那么固態(tài)電池用的固體電解質(zhì)目前有兩大類,,一大類無機(jī)的,一類是高分子類的,。
還有兩種材料,,一個(gè)是反鈣鈦礦,現(xiàn)在也建了一個(gè)團(tuán)隊(duì),,它的電導(dǎo)率比鋰硫低,。這有個(gè)問題,就是鈦是要變色的,,所以有人說,,這個(gè)材料在鋰的固體電解質(zhì)里面沒法用,但是,,這個(gè)材料并不排除可用,。那么目前還有一種是磷酸鹽的材料,這是我們目前實(shí)驗(yàn)室正在研究的工作,,所以這五類材料可以用的,,應(yīng)該說這五類材料里頭有我們中國(guó)人的貢獻(xiàn),還是值得欣慰的一件事情,。
聚物電解質(zhì)有很重要的優(yōu)點(diǎn),,機(jī)械強(qiáng)度、柔性,,容易加工,,特別是可以加工成薄膜, 高分子材料PEO,,鋰鹽,,用的固體材料就是磷酸鋰氯,混起來以后,,做成這種薄狀的東西,,這個(gè)是實(shí)物,有柔性的,,這是文獻(xiàn)里頭的工作,。如果用它來做個(gè)固體電池的話,是金屬鋰做負(fù)極,,正極材料是用的磷酸鐵鋰,,它包了碳。
這是國(guó)外幾個(gè)工作,,一個(gè)用薄膜做,,這個(gè)是固體電解質(zhì)是非晶態(tài)的,這是氧化硅、氧化鋰,,可以買得到的,,這個(gè)是例子,循環(huán)已達(dá)三萬多次,,就是薄膜電池應(yīng)該說是還是可以的,。
博士公司收購的這家公司叫CEEO,它的電子樣品是38瓦時(shí)的,,每公斤是200瓦時(shí),,并不是很多,他的輸出電壓是3.42V,,希望預(yù)計(jì)2017年能夠做到每公斤300瓦時(shí),。
這是是日本的第一個(gè)全固態(tài)電池,它是用鈷酸鋰做正極,,硫化物做電解質(zhì),,石墨做負(fù)極。這是韓國(guó)的,,也是用的硫化物,,負(fù)極也是石墨類。 法國(guó)的這款車的電池就是剛才說的用金屬鋰做負(fù)極,,磷酸鐵氯做負(fù)極的,,電池Pack是100瓦時(shí)。
這是我們物理所做的一個(gè)固態(tài)電池的一個(gè)大體情況,,我們的思路是盡量利用現(xiàn)有固體鋰離子電池的設(shè)備,、工藝來做固態(tài)鋰電池,這是所用材料的情況,,這是薄膜,這是它的能量密度,,從310-390瓦時(shí)每公斤,,到800-900wh/L,這是電池的情況,。
西德是寧波材料團(tuán)隊(duì)主要用硫化物做固態(tài)電解質(zhì),,用鈷酸鋰做正極。
這個(gè)是另一個(gè)研究所做的,,他們做新能源材料,,一種新的電解質(zhì)PPC,能量密度可以做到每公斤250瓦時(shí),,五次穿針沒有事故,。它在海事上已經(jīng)應(yīng)用了,最近他們把它用到一個(gè)樁子做深海實(shí)驗(yàn),深度超過7000米,,其中6次超過10000米,,所以我國(guó)是世界第二個(gè)國(guó)家能夠做出在深海應(yīng)用的固態(tài)電池,第一個(gè)大家都知道是日本,。所以這個(gè)工作好像在中央臺(tái)也報(bào)道了,,所以不詳細(xì)講了,我想今天的介紹情況就是這樣,,我希望,,固態(tài)電池能夠極大的改善安全性能量密度大大提高,支持固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,,鋰電池產(chǎn)業(yè)從跟跑到領(lǐng)跑,,發(fā)展共享EV,促進(jìn)EV推廣應(yīng)用,。