中科院院士一錘定音,全面盤點電動汽車動力電池未來發(fā)展
2018年1月7號,電動汽車百人會主辦了一場論壇,去年新增選的中科院院士歐陽明高,發(fā)表了關(guān)于電動汽車特別是動力電池的主旨演講。演講中全面盤點了動力電池的技術(shù)進展與發(fā)展趨勢,干貨滿滿。
雖說目前動力電池是百家齊鳴,但由于電動汽車百人會的特殊背景,里面專家的發(fā)言,或多或少影響著最高層的決策。筆者這里特提煉出精華,以饗讀者。
背景
先簡單介紹下歐陽院士以及電動汽車百人會背景。歐陽院士之前在丹麥留學,后在清華任教,從事汽車能源動力系統(tǒng)和發(fā)動機控制工程的研究,任國家“節(jié)能與新能源汽車”項目組長,全國政協(xié)常委。
電動汽車百人會是2014年由政府部門、研究機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界等官員、學者、企業(yè)家組成的機構(gòu)。登陸一下它們的官網(wǎng),查詢里面的組織架構(gòu),能夠了解其強大的背景(顧問委員會國家部長級別,學會委員會兩院院士,理事會成員OEM以及知名的零部件供應(yīng)商)。
技術(shù)進展與發(fā)展趨勢
筆者之所以強調(diào)他們的背景,使為了說明其發(fā)言的分量。我們回到主題,劃重點如下:
2020年產(chǎn)業(yè)化
1. 比能量300Wh/kg的單體電池,系統(tǒng)比能量200-210Wh/kg,目前的水平為230Wh/kg;
2. 采用軟包電池;
3. 三家龍頭企業(yè),天津力神,合肥國軒,寧德時代,技術(shù)路線基本相同,即正極采用高鎳三元,負極碳變?yōu)楣杼迹?/p>
4. 寧德時代的動力電池能做到循環(huán)壽命1000次,比能量304Wh/kg,并通過安全性測試;
5. 國內(nèi)外研究處于同一水平,軟包電池安全性有待加強;
2025年
產(chǎn)業(yè)化目標電池比能量為400Wh/kg,正極采用高容量富鋰錳基;
國內(nèi)目前有物理所產(chǎn)品,經(jīng)過改善,100周后電池電壓衰減小于2%。還有北大目前研究出的比容量為400mAh/g的電池。
全球動力電池熱點-固態(tài)電池
國內(nèi)主要領(lǐng)先的研究機構(gòu)有:中科院青島能源所,寧波材料所,物理所,寧德時代,中航鋰電。
固態(tài)電池發(fā)展方向,見下圖,分為固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)鋰金屬電池。
全固態(tài)鋰金屬電池
優(yōu)點:
1. 安全性高,沒有電解液泄露問題;
2. 能量密度高,能夠一片片疊起來;
3. 正極材料選擇范圍寬,負極是鋰金屬,正極可以不含鋰;
4. 電解質(zhì)電壓窗口更寬;
5. 電解質(zhì)無流動,可通過內(nèi)串聯(lián)組成高電壓單體;
缺點
1. 固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導率偏低,目前有三種固態(tài)電解質(zhì)可供選擇:
聚合物-電池要加熱到60度,離子電導率才能升高使電池正常工作
氧化物-比液態(tài)電解質(zhì)還低
硫化物-主要突破點
2. 固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差;
3. 金屬鋰可充性差,鋰表面粉化和枝晶生長依然存在;
4. 在電池循環(huán)和安全性能上需要深入探討;
5. 制造成本偏高;
固態(tài)電池總結(jié)
全固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)上存在不確定性,具有產(chǎn)業(yè)化前景的為固態(tài)鋰離子電池
遠期目標-新的體系
鋰硫電池,鋰空氣電池,沒有太大的突破
遠景
2020年:比能量300Wh/kg,比功率1000W/kg,循環(huán)1000次以上,成本0.8元/Wh已經(jīng)確定,正極高鎳三元從333到622再到811,負極碳負極到硅碳負極
2025年:正極材料進一步提升性能,采用富鋰錳基材料
2030年:電解質(zhì)取得突破
最后總結(jié)一下,基于電動汽車百人會以及歐陽院士的背景,或多或少為以后電動汽車動力電池的發(fā)展定下了基調(diào)。
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