肖成伟:动力电池比能量350Wh/kg是目标,300Wh/kg是指标

中国客车网

2016年11月2日,中国电动汽车百人会召集国内动力电池产业链相关企业举行“动力电池材料及材料综合利用研讨会”,会上,针对动力电池企业对当前国家有关部门对电池比能量不同要求的困惑,中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟解释说:动力电池比能量350 Wh/kg 是目标, 300 Wh/kg 是指标。

据记者了解,科技部部长万钢2016年在公开场合表示,今后五年内电池比能量要达到300瓦时/公斤以上,而10月份下发的“科技部关于发布国家重点研发计划新能源汽车等重点专项2017年度项目申报指南的通知”详细说明了此项要求。但工信部2015年起草的《中国制造2025》及其后续相关解读中,关于动力电池比能量要求2020年达到350 Wh/kg。

不同的要求,对业内造成一定困惑,此次会议上,不少动力电池厂家对此提出疑问,并表示在实际工作当中,300 Wh/kg已经是一个比较高的难题,需要企业在技术、人力、时间和经费方面做出巨大投入,要想在5年达到350 Wh/kg,企业感到力不从心。对此,肖成伟说:“动力电池比能量350 Wh/kg 是目标, 300 Wh/kg 是指标。指标必须达成,目标是要努力的。”

肖成伟:动力电池比能量350Wh/kg是目标,300Wh/kg是指标

中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟

会上,肖成伟还做了“动力电池材料及材料综合利用概况的研究”的报告,具体内容如下:

关于“动力电池材料和材料的综合利用”,最主要关心电池关键的核心原材料,就是正极、负极、隔膜、电解液等等,加上电池在车上使用寿命终止之后的梯级利用和资源回收的内容。

其实从材料的角度去看,对动力电池这个产业来说归结到最后还是材料技术的进步,我想这是现在关注的一个焦点了,因为原来从车到电池,从电池到材料,实际上对材料我个人的看法,最主要涉及到这么几个方面,实际跟电池还是相关的。对电池来说,有高功率的、有高能量的、有能量功率兼顾的,这三大类,所以对材料的开发也是针对这三大应用领域来做的。比如像正极,目前用的在国内最多的应该是磷酸铁锂,现在无论是科技部牵头制定的《电动汽车重点研发专项》,还是《中国制造2025》,包括现在已经执行完成的工信部牵头做的《创新工程》,这些方面的项目设计的内容来看,还是向着高比能的方向去发展。所以说,对材料来说,目前关注的热点还是高比能的材料,无论是正极材料还是负极材料。正极材料里边还是以三元材料为主,尤其是以高镍的三元材料为主,包括高镍+高电压的三元材料为主。我想这是现在和目前今后一段时间研发和产业化的一个热点。

负极材料方面,现在应用多的还是石墨类的材料,像人造石墨、天然石墨等等。后面大家研发产业化的一个热点就是硅炭材料,无论是纯硅的还是氧化亚硅的,跟高功率相结合的还有硬碳的材料,我想这是今后一段时间大家开展技术研究和产业化的热点。

隔膜方面,从目前和今后一段时间来看,还是以聚烯烃的材料为主,这里面无论是聚丙烯还是聚乙烯,在动力电池都会有应用。有可能是这么样一个发展的趋势,针对着能量密度高的这样一个发展的趋势和要求,聚烯烃的隔膜是研发的一个热点和产业化的一个热点,就是说在聚乙烯薄型化的基础上,在表面做一个陶瓷涂层,来做电池安全性提升,这样一个对隔膜研究的内容,包括一些产业化的内容,是一个热点和焦点。

对电解液来说,目前还是以六氟磷酸锂为主,现在新的一些电解质,像锂FSI、锂TFSI,目前来看还是以添加剂的形式在里面进行应用。

我再多说一个,隔膜现在一些新型的隔膜也在去做,比如高温的一些隔膜,像方龙(音)等等这样一些隔膜,也在动力电池里边去应用。

电池,前边已经说了一下,像高功率的、高比能的,能量密度高的,用在纯电动车的,有一个插电式用的,能量、功率兼顾型的,我想前面说的材料都可以在不同的电池体系里边进行应用。

这是从整个材料大的发展方向,我个人的看法是这样的。

从产业的角度来说,其实国内的无论是正极、负极、隔膜和电解液,其实在近几年已经取得了一个很大的进展,像负极材料方面,无论是贝特瑞还是杉杉等等这样一些企业,其实在国际主流的电池企业中已经实现了批量的供应,我想无论是对材料企业技术的提升,还是对国内的电池水平的提升,会有一个很大的支撑作用。

电解液现在其实也有很多的企业实现了国内外的主流电池企业的供货,就像国泰华荣,像天津的金牛,给一些日本的企业,包括一些韩国的企业,都实现了供货,我想这也是一个比较好的现象。隔膜,近几年在里边提升的还是比较快的,尤其是聚烯烃的隔膜,现在很多的企业也都在加大投资,也实现了对韩国一些主流动力电池企业的供货。无论是从材料的技术,还是从产业的技术这几方面来看,对国内的动力电池的支撑,我想还是起了一个非常大的作用。

从目前来看,在材料方面其实还是有一些现实的技术问题需要大家去关注、去克服,比如说现在大家为了能够提升电池的能量密度,比如现在做到300瓦时/公斤的这样一个水平,当然原来在应用的材料体系,基本上是以高镍的三元材料和硅炭的负极材料做一个匹配。比如对高镍的三元材料,比如它的安全性,我想是电池研发和产业化的一个难点,并且高镍材料对整个生产工艺的要求也是一个难点。我想这些问题,包括还有硅炭的负极材料它在循环过程中的体积膨胀、粉化的现象,我想也是在做高比能电池材料的研发和产业化里边着重需要去关注的。

对梯级利用的角度来看,目前像工信部、发改委也都出台了一些相关的政策来支持动力电池的回收和它的梯级利用。在这里面目前来看,从它的经济性来看还是有一些问题,尤其是对磷酸铁锂来说,从经济性角度还是有一些问题,就是说从整个投入产出来说还是算不过账来的,这个我想是对磷酸铁锂的电池做它的梯级利用的时候需要关注的一个问题。当然我们前期也可以做用在储能或者后备电源的领域,刚才讲的还是从资源回收的角度来看的,还是算不过账来的。还有三元材料,因为涉及到贵重金属,像钴、锰、镍,现在的做法基本上是,现在把电池做完拆解之后,做了相应的贵重金属的回收之后再生或者重新合成一些活性材料,做这样一个应用。从这个角度来看,只要规模能上去,经济性来说是可以接受的。

从材料的综合利用角度,实际上分成两个层次去看,一个是从车上使用寿命终止之后的再利用,就是用在储能或者说电信基站后备电源的领域,我们需要从经济性方面做一些分析,这个其实涉及到第三条里边提的相应的一些标准的问题,比如我们希望能够把电池做到标准化,规格的标准化、模块的标准化,对这样一个电池我们在车上退役下来之后,我们会对电池做一个大类的甄别,重组一下,可以用在储能的领域。但是目前来看,电池从退役下来之后的使用情况来看,用在储能的这样一个领域目前经济性还是有问题的,一个比较大的问题就是,电池从车上退役下来之后,我们要做一个分选,根据这样一个分选的结果我们重新给它组配,其实这个过程中,剔除了有问题的电池之外再去做组配的话,从经济性来说现在看来还是有问题的。所以这块也希望听一下大家相关的一些做法或者一些建议,如何来提升电池的梯级利用这样一些情况,尤其从一些典型的案例角度来看一下。

在电池标准方面,目前来说,无论是从材料的一些标准,还是从电池的标准,包括系统的标准,其实现在做的我个人认为相对来说比较完善的。比如材料方面,像三元材料、磷酸铁锂材料、碳材料、碳酸锂材料,也都进行了标准的制定,现在都已经发布实施了。包括六氟磷酸锂的、电解质相应的标准也制定完成了。而电池方面,最主要是针对车用的,像电池的单体、模块、系统的安全性,循环寿命,电性能的标准,现在都已经发布实施了,像这样一些标准都是国家推荐性的标准。目前也正在做电池规格化的国家标准,同时也在做电池安全性国家的一个强标,我想相应的一些标准对技术的提升和产业化方面有比较好的支撑作用。

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