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百人会直播吴锋动力电池研究相关思路

2019-09-14 08:34:04来源:励志吧0次阅读

  【百人会直播】吴锋:动力电池研究相关思路

  北京理工大学教授 吴锋

  今天电动汽车已逐渐进入了人们的生活。在北京和一些大城市街道上放眼望去,总能看到各式各样的电动汽车,不限号、摇号得率高已成为这些城市购买电动汽车的诱惑之一。经历了几起几落,电动汽车技术得到了前所未有的发展。

  国务院副总理马凯同志对动力电池有很高的评价。随着新能源汽车的深入普及推广,2015年开始,动力锂离子电池的爆发性需求已延伸到上游锂矿资源等企业。一些关键原材料价格倍增,动力电池供不应求,一时成为人们关注的话题,也不乏被人炒作,引起各界的躁动。比如说石墨烯电池,还是通过锂离子的迁移来起作用,实际还是锂离子电池,石墨烯还是占了很小的比例。

  随着人们对电动汽车续航里程的要求不断提高,目前几乎把所有的压力和希望都放在了动力电池上,一方面凸显了电池的重要,另一方面一些产业化指标也有待斟酌。动力电池在一些项目里对量也提出了要求,有些还是市场行为。刚才我跟司长汇报,像前面提到的8080亿瓦时这个事是不是我们会有一些颠覆性的技术,可能我们社会也要变化,这样马上提那么高的产能可能也会有问题,正在研究。

  我记得在2010年~2013年的时候,有一次在全国动力电池的会上,好多厂家代表都觉得很沮丧,都是亏钱的,我在报告最后还引用了“冬天到了,春天还远吗?”这句话,后来电池就起来了。前一段报告讲了,2015年包括2016年,中国新能源汽车产量有增长。随着产量增加,动力电池公司也开始盈利,可是2016年骗补搞的沸沸扬扬,当然骗补肯定是要罚的,财政部暂停补贴的发放,可是暂停时间太长了。昨天财政部的司长说“三个不变”,看来希望比较大

  ,所以我觉得现在刚刚盈利的电池厂又成了债主了,我觉得产业链也受到了影响。关于动力电池来讲,我们最关心的一个是安全性、一个是社会性、一个是续航里程,还有环境方面。

  我今天主要汇报我们的研究思路,我们团队有十多个单位,到现在15年了。2002年开始,最早我们提出了“轻元素、多电子反应”,从这个材料入手,结合多离子效应,发展高活性电极材料,构建高比能二次电池新系统。现在也越来越被国际接受,前几年的一些计划也是锂离子的延续,包括美国能源部也非常重视。根据电和插电式混合动力的要求,兼顾高能量密度、高功率体系,也是我们“973”计划的一个内容。还有从单体到系统的低成本,刚才特别请了汽车界的人士提了成本的问题。2000年,我看电动汽车“十五”规划上,当时徐冠华部长第一个讲话就说,他觉得动力电池关键就是安全和成本,到现在来讲我们也觉得十分重要。

  所以在这个理论指导下,我们也研发出了一系列硫基复合材料、硅基复合材料、氟化物等多电子反应新材料,为进一步构建450~500瓦时/公斤的高能比电池示范体系提供了材料基础。我们都是从材料入手的,863计划中,镍氢电池是在1987年,全固态锂电池也是1987年,都是从新材料入手的,材料是非常重要的。这里提出多功能、多催化的概念。长寿命硫复合的正极材料,具有自组装层结构的硫复合正极材料,也具有一个特殊的保护作用。还有基于氧化锌纳米片导电插层的高性能锂硫电池,兼具较高的能量密度和高功率电池。特别刚才讲充电问题,我们研发的快速储能材料,在300℃充放条件下32千瓦/公斤,可释放出110瓦时/公斤的能量。能量密度接近锂离子电池,相当于磷酸铁锂,功率密度则与超级电容相当。还有具有分级结构的富锂锰基正极材料,硅负极柔性技术与长寿命化,这也是通过导电聚合物包覆实现。

  安全性,刚刚讲一个是安全、一个是成本,锂离子电池和镍氢电池、铅酸电池不一样,电解液是有机的。这里首先电解液不能够污染,对安全性有作用。我们通过标准化研制出了4.8V的电解液,加入了添加剂,可以提高电池的温度,使锂离子电池在负40度~60度情况下使用,包括磷酸铁锂电池的性能。凝胶固态电解液,也是我们向下一步电池的过渡。凝胶电解液本身也可以匹配多种电解质体系。基于安全阈值的分析控制,我们还建立了工况条件下电池组健康度的评价模型,根据测量参数实时对电池组进行控制。

  之前在一个锂离子论坛上,一位教授谈到这个问题,我们如何把“瓦特”变“比特”,就是能量信息化技术,就是消除能量产生和使用过程中不确定性的技术,使之变成一种与信息存储和宽带资源一样的可计算量的数字化络资源。电池作为能量的存储体,可以成为能源互联的重要组成部分。能否将“瓦特”变为“比特”,我觉得他这个概念比较新,所以我们讨论了很多次这个东西。我们能够通过屏蔽单体电池差异性系统级的技术,在每个电池里加一个毫秒级的芯片,来解决电池系统的短板效应,细化它管理控制的颗粒度。通过电池能量数字化和信息化处理,能够屏蔽单体电池物理化的差异性,从而保证电池系统的安全性与循环寿命,能够从更根本上来保证电池系统的安全性。我们还进行了电池的绿色回收,前一段美国的一个总裁来找我们也要进行合作,我们是采用绿色回收,避免了强酸回收当中的二次污染。这里原来用的是苹果酸,现在用天然琥珀酸。

  我们希望通过动力电池材料、工艺、管理系统的颠覆性技术突破和协同创新,为电动汽车市场提供更加具有竞争力的技术支持,在国家相关政策的支持下,营造良好的产业生态,促进动力电池产业的健康、有序发展。

  (根据发言整理,未经本人审核。)

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