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9月26日， 百人會(huì)產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)高級(jí)研修班(華東班)在上海開班，聚焦電動(dòng)汽車核心技術(shù)突破與創(chuàng)新，多位知名學(xué)者專家和行業(yè)專業(yè)人士就動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)與前沿技術(shù)表達(dá)了自己的觀點(diǎn)。
核心總結(jié)
根據(jù)黃學(xué)杰和艾新平兩位老師的講課內(nèi)容，動(dòng)力電池的發(fā)展趨勢(shì)和前沿技術(shù)可以總結(jié)為以下四點(diǎn)：
1、鋰離子電池仍是動(dòng)力電池發(fā)展的重點(diǎn)，解決Si/C負(fù)極的循環(huán)庫倫效率低下和富鋰錳基的電壓衰減問題，有望發(fā)展出能量密度突破400Wh/kg的動(dòng)力電池；
2、從遠(yuǎn)期來看，革新型鋰離子電池較鋰硫、鋰空氣電池更具現(xiàn)實(shí)意義。開發(fā)基于陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)制的高容量富鋰氧化物正極（350mAh/g），可以發(fā)展出能量密度大于500Wh/kg的動(dòng)力電池；
3、安全性決定了高能量比電池裝車應(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，亟需加緊攻關(guān)；
4、高載量電極是實(shí)現(xiàn)電池高能量比的基礎(chǔ)，根據(jù)極化模型，開發(fā)梯度孔率電極，對(duì)于高能量比電池具有重要作用和意義。
中科院物理所研究員黃學(xué)杰認(rèn)為中國的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)保持著良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，曾經(jīng)的日韓企業(yè)實(shí)力很強(qiáng)，但是種種原因下他們?cè)谥袊袌?chǎng)的業(yè)務(wù)受到重創(chuàng)，從而不得不開辟了新的國際市場(chǎng)。
國家發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)必須有自己的電池產(chǎn)業(yè)，這是新能源汽車的關(guān)鍵核心之一。在德國的汽車電氣化轉(zhuǎn)型過程中，德國一邊跟韓國合作推出產(chǎn)品，同時(shí)進(jìn)行自己的電池研發(fā)；相比之下，中國的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在這幾年中得到了充分的發(fā)展，單從動(dòng)力電池本土化這一點(diǎn)上來說，中國比德國領(lǐng)先很多。
按照《中國制造2025》中的相關(guān)規(guī)劃，動(dòng)力電池單體能量密度將會(huì)在2020年達(dá)到300Wh/kg，在2025年達(dá)到400Wh/kg，等到2030年則會(huì)達(dá)到500Wh/kg。
武漢大學(xué)研究員艾新平表示：近期路線中，Si/C復(fù)合負(fù)極可使電池能量密度300Wh/kg；中期路線是富鋰錳基正極+Si/C復(fù)合負(fù)極，這樣可實(shí)現(xiàn)400Wh/kg的能量密度；而長遠(yuǎn)角度來講，采用鋰硫、鋰空氣等技術(shù)理論上可依講動(dòng)力電池能量密度提升到500Wh/kg，這是現(xiàn)存的三個(gè)技術(shù)路線。
但艾新平認(rèn)為，前兩個(gè)技術(shù)路線總體來說可行度較高，沒有太大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；但是鋰硫、鋰空氣電池與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合度太低，指導(dǎo)性不強(qiáng)，需要改變思路，加強(qiáng)探索。
鋰硫、鋰空氣為啥都不靠譜？
對(duì)于鋰硫電池，其放電中間產(chǎn)物溶解流失使其循環(huán)穩(wěn)定性差；負(fù)極可充電性不佳；體積密度非常低，從而導(dǎo)致電池體積過大，占用空間。這些問題都是短時(shí)間難以解決的。
從應(yīng)用產(chǎn)品上講，鋰空氣電池是一個(gè)開放體系，透氧防水水非常困難，同時(shí)缺乏缺乏廉價(jià)高效的催化劑，制約著鋰空氣電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域發(fā)力。
相比之下，為了實(shí)現(xiàn)500Wh/kg的能量密度，采用富鋰錳基正極+Si/C復(fù)合負(fù)極+固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)路線則更為現(xiàn)實(shí)，艾新平將其稱為革新型鋰離子電池。
革新型鋰離子電池該怎么玩？
富鋰錳基正極具有較高的可實(shí)現(xiàn)容量（≥250mAh/g），是突破500Wh/kg的關(guān)鍵；但是其循環(huán)過程中存在嚴(yán)重的電壓衰減，導(dǎo)電倍率和循環(huán)性能還有待提高。
通過化學(xué)組成的優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)整Mn、Ni、Co的配比來抑制電壓衰減；表面改性，降低總堿量，減少材料有電解液的直接接觸，提高材料循環(huán)性能和倍率性能。這是目前改善富鋰錳基正極的主要工作。
對(duì)于Si/C復(fù)合負(fù)極，最大的問題就是鋰離子脫嵌過程中，體積膨脹率太大，循環(huán)壽命低。其有效的解決途徑就是建立穩(wěn)定的固/液界面，提高循環(huán)庫倫效率。為此，艾新平提出了硅基負(fù)極的理想結(jié)構(gòu)模型，通過這種包裹結(jié)構(gòu)來隔絕硅跟電解質(zhì)直接接觸。
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