汽车|WNEVC 2020|500Wh/kg动力电池怎么造?六位大咖详解动力电池未来路径( 二 )
此外 , 近期热门的无钴电池对于动力电池产业降本而言至为关键 , 干电极技术则是在生产工艺上进行了优化 。 这些创新与过去动力电池产业注重的材料体系创新非常不同 , 但是在现有的技术基础上 , 将目前动力电池产品的潜能进一步压榨了出来 。 对于动力电池产业而言 , 这种在中短期内卓有成效的创新意义非凡 。
但是在创新技术发展的同时 , 肖成伟提醒我们也需要注意到产业发展的不足 , 他在发言中指出了五个产业发展需要重点注意的问题:
1、以安全为核心 , 在提升能量密度的前提下 , 能量密度、功率密度、安全、循环耐久和成本之间寻求平衡点 。
2、实现智能制造和数字化工厂设计 , 大幅提升生产效率和产品一致性 。
3、提升动力电池系统的设计开发及产业化水平 。
4、标准化(单体、模块及系统)及全生命周期的测试验证(尤其是安全可靠性) 。
5、新材料及新体系电池等前瞻技术的研发(固态电池、锂硫、锂空气电池盒锂离子电池等) 。
[·张久俊:锂硫、锂空气电池是迈向500Wh/kg的关键·]
加拿大国家工程院院士、加拿大皇家科学院院士、上海大学教授张久俊列出了电化学电池的相关衡量标准 , 从产业的角度来看 , 目前最关键的无疑是能量密度、功率密度、循环寿命、价格与安全性 。
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他指出 , 要提高动力电池的使用程度 , 首先要提升能量密度 , 现阶段以特斯拉为例 , 其应用的21700圆柱形三元锂电池单体能量密度大约为260Wh/kg , 系统能量密度达到167Wh/kg 。 但要迈入电动汽车时代 , 这样的能量密度显然还无法完全满足产业的要求 , 他认为 , 主流动力电池的能量密度最好能在2025年左右达到400Wh/kg , 在2030年左右达到500Wh/kg 。
但提升能量密度的同时 , 也需要注意动力电池的循环寿命 , 从电化学的角度来说 , 能量密度越高往往动力电池寿命越短 , 而能量密度越低则动力电池寿命越长 。
因此 , 要实现能量密度的突破与动力电池循环寿命的增长 , 依靠现有的材料体系难以达到 , 新的材料体系研发势在必行 。
对于更高能量密度的电池体系 , 张久俊提出了锂离子、锂硫、锂空气电池的三种路线 , 除了对正负极材料体系进行改革之外 , 电解质的全固态化也是重要的发展趋势 。
张久俊认为 , 发展固态电池需要向四个方向发力 , 一是发展氧化物的电解质 , 二是发展硫化物的电解质 , 三是聚合物的电解质 , 四是固态电解质之间的界面问题 , 兼容性和稳定性 。
锂硫电池、锂空气电池目前也仍有产业化的难点需要克服 , 举例来看 , 锂硫电池存在硫的导电性低 , 循环过程中体积变化会影响循环寿命 , 硫的安全性与副产物也存在问题;锂空气电池也存在催化剂昂贵、电解质对环境要求高等问题 。
但张久俊指出 , 这些问题目前都有了尝试解决的思路 , 从产业长远的视角来看 , 锂硫电池、锂空气电池将是动力电池能量密度通向500Wh/kg的关键技术 。
[·黄学杰:第三代无钴正极材料即将投入量产·]
中国科学院物理研究所研究员黄学杰则讨论了近期非常火热的无钴电池话题 , 他指出 , 马斯克提出的要把动力电池成本降低一半这件事 , 其中的关键就在于无钴电池技术 , 无钴电池对于产业降本而言至关重要 。
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但其实无钴电池并非全新的概念 , 从2000年前后 , 国内就开始了无钴电池的研究 。 黄学杰介绍道 , 当时的第一代无钴材料是锰酸锂电池 , 日产
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