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中科院院士:中国300wh/kg动力电池已研发完成 丰田的固态电池不稀奇

北极星储能网  来源:建约车评  作者:车评君  2018/1/9 8:53:29  我要投稿  

北极星储能网讯: 让特斯拉Model 3限于难产的就是其著名的动力电池2170,据说比能量约为280瓦时/公斤。

最新的消息是,中国的高镍三元锂电池,比能量超过300瓦时/公斤,已完成研发。

中国电动车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高先生明确指出,宁德时代、天津力神、国轩高科等几只团队,已经基本实现了300瓦时/公斤动力电池的研发。

欧阳明高指出,国家原计划希望在2020年,达成比能量达到300瓦时/公斤动力电池的量产目标,是确定无疑的,甚至有机会冲击比能量350瓦时/公斤。

2018年1月7日,在中国电动车百人会举行的一次媒体发布会,该组织执行副理事长欧阳明高发表演讲,就2018年-2030年,全球动力电池的技术路线,阶段性目标以及热点问题进行阐述。

一些重要的观点简介如下:

1、2020年,产业化的300瓦时/公斤的动力电池取得了实质性突破,单体比能量达到350瓦时/公斤、系统260瓦时/公斤是我们力争的目标。

2、中科院宁波材料所跟赣锋锂业合作,正在推进产业化,计划2019年量产固态锂离子电池

3、丰田做的不是全固态锂金属电池,做的是固态锂离子电池,它的负极是石墨类(因此难度是小很多的)。

4、锂硫、锂空气电池方面,目前国内外进展相对缓慢,2017年没有看到突破性的进展。

5、全固态锂电池会在2025-2030年之间取得突破。

更详细内容,请看欧阳明高先生的演讲全文:

今年年会(1月21日)做报告我也将代表总体专家组,做技术报告。技术问题非常多,我现在重点关注有三个问题:电池、电耗、充电。

第一个,零部件层面、核心技术层面我想动力电池肯定是关键,燃料电池当然也很关键,我现在挑一个年度进展最大的,因为技术进展太多了。

第二个,整车技术。我今年关注的不是里程,是电动车的电耗,这是当前整车集成技术的核心问题。我今年年会也会讲这个问题。

第三个,从整个新能源汽车推广应用的系统工程来讲,充电技术正在经历需求大增长,技术大发展的时期。需要重点关注。

所以我在百人会年会大概会讲这么三个问题,但今天我只挑一个问题,就是纯技术的电池问题。

一、国内动力电池的主要技术进展。

第一方面,2020年要产业化的300瓦时/公斤的动力电池取得了实质性突破。

目前新能源汽车专项里面有三个团队:一个是宁德时代新能源、一个是天津力神、一个是合肥国轩。这三个团队目前基本上采用的技术路线大同小异,正极高镍三元,负极是硅碳。这个电池技术指标已经接近应用要求,可以说有重大进展。

比能量都已经达到目标了,宁德时代的能量密度达到304瓦时/公斤,其他两家也差不多。循环寿命上,宁德时代也基本上在1000次左右,当然还有部分企业安全性标准还没有完全满足,宁德时代安全性也全部通过。

300瓦时/公斤的单体,大概能做出200-210瓦时/公斤的电池系统,因为他们基本上是软包电池,不是方形电池。

我们2017年年底、2018年年初单体能量密度大概达到230瓦时/公斤,系统大约150瓦时/公斤。

在2018、2019年我们还需要再提高50~70瓦时/公斤,这个我认为是可以做到的。至于在2020年,单体比能量达到350瓦时/公斤、系统260瓦时/公斤是我们力争的目标。

第二方面,到2025年时,希望冲击单体电池400瓦时/公斤的产业化目标。

单体300瓦时/公斤,变的是负极从碳变成硅碳,要达到400瓦时/公斤我们要变的是正极。目前可选的正极有好几种,我们“新能源汽车重大专项”取得突破性进展的是高容量富锂锰基正极材料。

有两个单位承担了前沿基础项目,一个是中科院物理所,改善了富锂锰基正极循环的电压衰减。达到的指标是100周之后电压衰减降到了2%以内,应该说这是一个重大的进展。

另外一个是北京大学的团队,首次研制出了比容量400毫安时/克的富锂锰基正极,对于400瓦时/公斤应该是没有问题的,甚至可能更高。

第三方面,更加前沿的,是固态电池。

固态电池国内有多家研究机构和产业单位在做,包括中科院青岛能源所、中科院宁波材料所,中科院物理所等,也包括宁德时代新能源、中航锂电等。

最近中科院宁波材料所跟赣锋锂业合作,正在推进产业化,计划2019年量产固态锂离子电池。

应当说固态电池无疑是2017年全球电池领域最热的一个技术名词,所以下面我以固态电池为例来介绍全球动力电池技术热点。

二、全球电池技术热点:全固态锂电池技术概况

全固态锂电池,这几个词每一个字都不能少、不能变,比方说“全固态”跟“固态”是不一样的,“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。

所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组份的锂电池,所以我们全称是“全固态电解质锂电池”。

这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池。

一次电池其实已经有用的,全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池。这两个概念又要区别,所谓全固态金属锂电池,就是它的负极用的是锂金属,我们现在负极大家知道用的是碳或者硅碳或者钛酸锂。

全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早。大家知道锂离子电池只出现了25年左右,是日本人发明的,到现在25年,真正到车上用就10多年,所以很年轻但是进步很快。

早期所指的全固态锂电池,都是指金属锂为负极的全固态金属锂电池,所以一说全固态往往说到这个,就是说全固态的是以锂金属为负极的。

全固态锂电池有几个潜在的技术优势:

第一,比方说安全性高。因为它没有有机溶剂作为电解质引发电解液燃烧问题。

第二,能量密度高。这个要说明的是,固态电解质的密度和使用量高于液态电解质,在正负极材料相同的时候,他的优势是不明显的。但如果有了固态电解质之后就没有电解液泄漏问题,所以它可以一片片全部叠起来,不像我们非要搞一个软包包起来,这样体积比能量就会高。

第三,正极材料选择的范围宽。因为负极是锂金属,正极不含锂都可以。还有,电解质的电压窗口会更宽些,正极材料选择范围也就大,比能量也可以提高。

第四,系统比能量高。由于电解质无流动性,可以方便地通过内串联组成高电压单体,利于电池系统成组效率和能量密度的提高。

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