人們的日常生活中已離不開(kāi)電池。以我國(guó)飛速發(fā)展的新能源汽車為例，電池堪比電動(dòng)汽車的“心臟”。
3月8日，十四屆全國(guó)人大二次會(huì)議第二場(chǎng)“代表通道”集中采訪在人民大會(huì)堂中央大廳北側(cè)舉行。全國(guó)人大代表、南開(kāi)大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士陳軍在電池創(chuàng)新的進(jìn)展時(shí)介紹，目前，固態(tài)電池是全球各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的重點(diǎn)。
其團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出400Wh/kg的新型固態(tài)電池樣品，比目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的300Wh/kg公斤的鋰離子電池能量密度超出30%。
“未來(lái)一到兩年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池研發(fā)，充一次電，電動(dòng)汽車就可以跑1000公里以上。”陳軍說(shuō)。此外，在電池快速充電、低溫性能和安全性能方面，也都要大幅提升。
電池技術(shù)之所以需要持續(xù)創(chuàng)新，在陳軍院士看來(lái)，是因?yàn)?ldquo;目前電動(dòng)汽車跑得不夠快、充電也不夠快，特別是在寒冷天氣還容易趴窩等，這些現(xiàn)象的背后實(shí)際上都跟電池有關(guān)，因此研究性能更好、更加安全的電池，無(wú)論是在電動(dòng)汽車行業(yè)還是儲(chǔ)能領(lǐng)域都是重大科技問(wèn)題。”
據(jù)陳軍介紹，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了超越傳統(tǒng)的電池新體系，提出了新的電池工作原理，創(chuàng)制了新的電池材料，讓電池的能量密度大幅提升，電動(dòng)汽車的行駛里程大大提升。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了可以全天候、寬溫域工作的阻燃電解液，可以在零下70℃工作的大容量電池，還開(kāi)發(fā)了基于我國(guó)豐產(chǎn)元素的低成本可充鈉電池、鋅電池，這為未來(lái)的大規(guī)模儲(chǔ)能提供技術(shù)支撐。
值得關(guān)注的是，目前，固態(tài)電池已成為各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的重點(diǎn)。陳軍特別指出，“固體電池一旦產(chǎn)業(yè)化，就會(huì)改變現(xiàn)有的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)格局，開(kāi)辟電動(dòng)航空等新興市場(chǎng)，這是一個(gè)在全球具有引領(lǐng)性的技術(shù)變革，我們也積極去搶占動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展的制高點(diǎn)。”
在業(yè)內(nèi)看來(lái)，固態(tài)電池——尤其是完全不含液態(tài)電解液的全固態(tài)電池，跟現(xiàn)有的液體鋰離子電池相比，之所以具有技術(shù)顛覆的潛力，是由于電池具有高安全性、高能量密度、高功率、寬溫度適應(yīng)性、材料的選擇范圍更廣等特性。
根據(jù)全球資訊機(jī)構(gòu)SNE research報(bào)告，到2030年，全球液態(tài)鋰離子電池供應(yīng)量將從2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占電池市場(chǎng)的95%以上，全固態(tài)電池的供應(yīng)量則會(huì)從2025年開(kāi)始的0.2GWh，增加到131GWh，市場(chǎng)滲透率將達(dá)到4%左右。
中科院院士歐陽(yáng)明高對(duì)此曾評(píng)價(jià)，“對(duì)于汽車技術(shù)而言，1%是很重要的市場(chǎng)份額，所以全固態(tài)電池的市占份額替代1%就已經(jīng)具有突破性意義。”
不過(guò)，業(yè)內(nèi)也大多認(rèn)為，目前全球發(fā)展全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)巨大，具有跨學(xué)科的特性、技術(shù)門檻極高，包括材料界面、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)備等。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)
例如材料層面，歐陽(yáng)明高院士曾坦言，“硫化物電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性、空氣穩(wěn)定性很差，批量生產(chǎn)很難，基礎(chǔ)硫化鋰很貴，需要壓低價(jià)格。此外，硅碳負(fù)極體積膨脹大，而鋰金屬負(fù)極現(xiàn)在還不成熟。”
要解決這些問(wèn)題，需要產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合起來(lái)建立協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。
因此，為推動(dòng)電池創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化，據(jù)陳軍院士在此次“代表通道”上介紹，南開(kāi)大學(xué)牽頭成立了天津新能源創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟、特種化學(xué)電池全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，在這里，其將進(jìn)一步培養(yǎng)人才，將電池的成果孵化、轉(zhuǎn)化，推向市場(chǎng)。
3月8日，十四屆全國(guó)人大二次會(huì)議第二場(chǎng)“代表通道”集中采訪在人民大會(huì)堂中央大廳北側(cè)舉行。全國(guó)人大代表、南開(kāi)大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士陳軍在電池創(chuàng)新的進(jìn)展時(shí)介紹，目前，固態(tài)電池是全球各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的重點(diǎn)。
其團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出400Wh/kg的新型固態(tài)電池樣品，比目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的300Wh/kg公斤的鋰離子電池能量密度超出30%。
“未來(lái)一到兩年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池研發(fā)，充一次電，電動(dòng)汽車就可以跑1000公里以上。”陳軍說(shuō)。此外，在電池快速充電、低溫性能和安全性能方面，也都要大幅提升。
電池技術(shù)之所以需要持續(xù)創(chuàng)新，在陳軍院士看來(lái)，是因?yàn)?ldquo;目前電動(dòng)汽車跑得不夠快、充電也不夠快，特別是在寒冷天氣還容易趴窩等，這些現(xiàn)象的背后實(shí)際上都跟電池有關(guān)，因此研究性能更好、更加安全的電池，無(wú)論是在電動(dòng)汽車行業(yè)還是儲(chǔ)能領(lǐng)域都是重大科技問(wèn)題。”
據(jù)陳軍介紹，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了超越傳統(tǒng)的電池新體系，提出了新的電池工作原理，創(chuàng)制了新的電池材料，讓電池的能量密度大幅提升，電動(dòng)汽車的行駛里程大大提升。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了可以全天候、寬溫域工作的阻燃電解液，可以在零下70℃工作的大容量電池，還開(kāi)發(fā)了基于我國(guó)豐產(chǎn)元素的低成本可充鈉電池、鋅電池，這為未來(lái)的大規(guī)模儲(chǔ)能提供技術(shù)支撐。
值得關(guān)注的是，目前，固態(tài)電池已成為各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的重點(diǎn)。陳軍特別指出，“固體電池一旦產(chǎn)業(yè)化，就會(huì)改變現(xiàn)有的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)格局，開(kāi)辟電動(dòng)航空等新興市場(chǎng)，這是一個(gè)在全球具有引領(lǐng)性的技術(shù)變革，我們也積極去搶占動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展的制高點(diǎn)。”
在業(yè)內(nèi)看來(lái)，固態(tài)電池——尤其是完全不含液態(tài)電解液的全固態(tài)電池，跟現(xiàn)有的液體鋰離子電池相比，之所以具有技術(shù)顛覆的潛力，是由于電池具有高安全性、高能量密度、高功率、寬溫度適應(yīng)性、材料的選擇范圍更廣等特性。
根據(jù)全球資訊機(jī)構(gòu)SNE research報(bào)告，到2030年，全球液態(tài)鋰離子電池供應(yīng)量將從2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占電池市場(chǎng)的95%以上，全固態(tài)電池的供應(yīng)量則會(huì)從2025年開(kāi)始的0.2GWh，增加到131GWh，市場(chǎng)滲透率將達(dá)到4%左右。
中科院院士歐陽(yáng)明高對(duì)此曾評(píng)價(jià)，“對(duì)于汽車技術(shù)而言，1%是很重要的市場(chǎng)份額，所以全固態(tài)電池的市占份額替代1%就已經(jīng)具有突破性意義。”
不過(guò)，業(yè)內(nèi)也大多認(rèn)為，目前全球發(fā)展全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)巨大，具有跨學(xué)科的特性、技術(shù)門檻極高，包括材料界面、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)備等。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)
例如材料層面，歐陽(yáng)明高院士曾坦言，“硫化物電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性、空氣穩(wěn)定性很差，批量生產(chǎn)很難，基礎(chǔ)硫化鋰很貴，需要壓低價(jià)格。此外，硅碳負(fù)極體積膨脹大，而鋰金屬負(fù)極現(xiàn)在還不成熟。”
要解決這些問(wèn)題，需要產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合起來(lái)建立協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。
因此，為推動(dòng)電池創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化，據(jù)陳軍院士在此次“代表通道”上介紹，南開(kāi)大學(xué)牽頭成立了天津新能源創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟、特種化學(xué)電池全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，在這里，其將進(jìn)一步培養(yǎng)人才，將電池的成果孵化、轉(zhuǎn)化，推向市場(chǎng)。
