9月26-27日，中國電動汽車百人會在上海嘉定汽車城舉辦了最新一期的產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)，本期主題是“電動汽車核心技術(shù)突破與創(chuàng)新”，中科院物理所研究院研究員、博士生導(dǎo)師黃學(xué)杰、武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師艾新平作為行業(yè)專家代表對動力電池及關(guān)鍵部件、核心技術(shù)，及下一代電池技術(shù)路線做了詳細(xì)深入地闡述。

 

華霆（合肥）動力技術(shù)有限公司總經(jīng)理周鵬、上海電驅(qū)動股份有限公司副總經(jīng)理張舟云、精進(jìn)電動科技有限公司董事長、總工余平、上海捷新動力電池系統(tǒng)有限公司工程部副總工程師朱玉龍、新能源汽車動力系統(tǒng)專家王英、華域汽車電動系統(tǒng)有限公司電機(jī)設(shè)計高級經(jīng)理宋志環(huán)圍繞電驅(qū)動發(fā)展趨勢與前沿技術(shù)分享了實踐中的經(jīng)驗。

 

動力電池作為電動汽車的核心部件，它的性能影響著整車的速度、續(xù)駛里程等諸多方面，所以一直以來，對電池技術(shù)的研討從未停止過。由于不同材料對電池性能的影響，究竟哪種材料才是最適合車用的動力電池更是業(yè)內(nèi)熱議的焦點，也是攻關(guān)的難點。

 

磷酸鐵鋰過時了？

 

作為“十二五”國家863計劃電動汽車轉(zhuǎn)向總體組專家的黃學(xué)杰主要從事鋰二次電池及其相關(guān)材料、工藝和裝備技術(shù)的研究，他指出動力電池在我國的發(fā)展主要有兩條技術(shù)路線，分別針對商用車和乘用車，商用車主要選擇磷酸鐵鋰電池，預(yù)計今年能突破160 Wh/kg；而乘用車因為對比能量有較高要求，所以三元材料電池受到更多青睞，目前電池單體的比能量能夠達(dá)到220 Wh/kg，而電池包系統(tǒng)能達(dá)到150 Wh/kg。

 

中科院物理所研究院研究員、博士生導(dǎo)師黃學(xué)杰

 

然而這樣的比能量并不能滿足人們對更長續(xù)駛里程的要求，所以人們還在不斷嘗試不同的材料。黃學(xué)杰介紹，除了鈷酸鋰在手機(jī)上應(yīng)用以外，其他錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料、高鎳富鋰等都在不同程度上擁有一定的優(yōu)勢。

 

其中，NCA三元材料由于其單體比能量高，儲存壽命長，而受到一些青睞，法國的SAFT公司就曾經(jīng)將這種材料的電池用在衛(wèi)星上，如今，特斯拉也同樣配備的是NCA電池。但另一方面NCA的循環(huán)壽命卻較低，更重要的是其安全性能較差。雖然單體比能量高，但成組后的比能量卻大幅降低。為了保證更長的續(xù)駛里程，必然需要更多量的單體，那么在安全方面就會產(chǎn)生一定的隱患。

 

黃學(xué)杰對上述幾種材料的電池做了較為詳細(xì)的比較，鈷酸鋰雖然性能良好，但成本很高，所以只應(yīng)用于手機(jī)中；錳酸鋰成本較低，目前在商用車領(lǐng)域需求較多，但其比能量較低，所以低速車、兩輪車比較適用。綜合比較看來，黃學(xué)杰認(rèn)為，磷酸鐵鋰循環(huán)壽命長，安全性、穩(wěn)定性強，成本也正在逐漸降低，所以依然是目前的主流選擇。

 

對于這一觀點，艾新平持同樣態(tài)度。曾參與國家科技部《新能源汽車轉(zhuǎn)向》指南編寫的他堅決反對為了增加續(xù)駛里程而盲目增加電池重量的做法，因為這種做法會導(dǎo)致車輛整體重量上浮，那么能耗也隨之升高，使得電動汽車反而不環(huán)保，且這種做法導(dǎo)致成本也大幅度增加，不利于市場推廣。

 

所以艾新平強調(diào)，動力電池總體的發(fā)展方向，必須在滿足安全性、長壽命、循環(huán)壽命等指標(biāo)下大幅度提升比能量。綜合比較各種材料電池，他同樣認(rèn)為鋰離子電池仍是動力電池發(fā)展的重點。

 

如何提高磷酸鐵鋰的比能量？

 

黃學(xué)杰提出，磷酸鐵鋰?yán)^續(xù)研發(fā)的重點不是材料本身的改進(jìn)，而是在于電池的設(shè)計以及配套的負(fù)極材料方面。在他看來，磷酸鐵鋰經(jīng)過這些年的發(fā)展，已經(jīng)形成了年產(chǎn)10萬噸以上的產(chǎn)能，材料的技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。那么接下來需要重點研究的是給磷酸鐵鋰配什么樣的負(fù)極材料才能更好的發(fā)揮其優(yōu)良性能。

 

黃學(xué)杰以兩種材料為例，一種是可以在低溫下快速充電的，另一種是可以有更高比能量的。低溫下可以快充的是石墨烯材料，擁有較高比能量的是硅碳材料，且必須是納米級的硅。

 

對此，艾新平表示，想要提高磷酸鐵鋰的比能量，就必須解決硅負(fù)極的循環(huán)庫倫效率低和富鋰錳基的電壓衰減問題，才有望發(fā)展出比能量突破400Wh/kg的先進(jìn)鋰離子動力電池；而從遠(yuǎn)期看來，革新型鋰離子電池較鋰硫、鋰空更具有現(xiàn)實可行性。他提出，開發(fā)基于陰離子電荷補償機(jī)制的高容量富鋰氧化物正極（≥350mAh/g），可以發(fā)展出比能量大于500Wh/kg的動力電池。

 

武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師艾新平

 

艾新平強調(diào)安全性決定了高比能量電池裝車應(yīng)用的前景，發(fā)展自發(fā)熱控制技術(shù)和全固態(tài)電池是可行的解決方案，所以必須要加緊攻關(guān)。而高載量電極是實現(xiàn)電池高比能的基礎(chǔ)，根據(jù)極化模型，開發(fā)梯度孔率電極，對于高比能電池發(fā)展具有重要作用和意義。

 

磷酸鐵鋰優(yōu)勢愈發(fā)顯現(xiàn)

 

黃學(xué)杰介紹，目前新一代的磷酸鐵鋰電池單體的比能量已經(jīng)可以達(dá)到175Wh/kg，成組后能夠滿足商用車150Wh/kg的要求。在他看來，沿著上述路線繼續(xù)研發(fā)，到2020年磷酸鐵鋰電池包實現(xiàn)180Wh/kg的目標(biāo)是可實現(xiàn)的，且還有更大的發(fā)展空間。黃學(xué)杰還指出，磷酸鐵鋰不僅在中國的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)比較雄厚，更重的是，其在商用、在儲能方面也均有應(yīng)用空間。