能量密度300Wh/kg 下一代动力电池何处寻

[摘要] “2020 年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg”，是政府确定的下一阶段发展目标。学者们看 好锂硫电池、锂氧电池等。从业者则更为悲观，“达到300Wh/kg 的材料，现在我还没看到。”

　　【第一电动网】(记者 王新兵)电动汽车对动力电池的需求是什么?如何实现?

　　这一电动车界关注的问题，以中国科学院、中国工程院多位院士为代表的学者已研究多年。9月中旬，中国科学院学部主办”电动汽车对动力电源的需求及其对策”主题论坛。中国科学院田昭武院士、万立骏院士，中国工程院陈立泉院士、郭孔辉院士、陈清泉院士、杨裕生院士等20余位电动汽车及动力电源领域的学者出席论坛。中航锂电、天津力神、超威集团、天津比克、山东威能等电源企业，南车时代、比亚迪、瑞华集团、奇瑞汽车、陆地方舟、山东时风等电动汽车企业代表参加了此次研讨会。

　　动力电池是电动汽车的心脏，心脏的强劲与否决定了电动汽车能跑多快多远。目前业界主流的电动汽车均以锂离子电池为主，从实际应用效果来看并不能令人满意————续驶里程已经成为困扰电动汽车发展的最大障碍之一。

　　为此，”2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg”被政府和业界作为下一段发展目标提出。现在距离2020年还有7年时间，可产业化的下一代动力电池却还没有浮出水面。学者们看好锂硫电池、锂氧电池等新材料电池，从业者则对下一代动力电池产业化前景更为悲观，”达到300Wh/kg的材料，现在我还没看到。”

　　目标：300Wh/kg

　　400-500公里的续驶里程对于传统燃油汽车来说是十分容易达到的数值，而对于电动汽车来说却遥不可及。目前，主流电动汽车续驶里程多在200公里以下，少数如比亚迪E6、特斯拉Model S等则通过增加电池组数量，牺牲车重、成本经济性的方式增加续驶里程，其模式难以推广。

　　即使不要求电动汽车的续驶里程与传统燃油汽车看齐，仅仅是更高效率的角度看，提升电池比能量、降低电池重量也是必须的。而现阶段单体电池比能量仅110-120Wh/kg，组合成电池包后，电池系统能量密度还不到90Wh/kg。

　　根据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)》中提及的目标，至2015年动力电池模块的能量密度达到150Wh/kg(折算成单体电池，其能量密度大约需要达到170-190Wh/kg)，至2020 年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg 以上)。

　　不仅仅是中国，美、日等国对下一代动力电池的规划也是2020年能量密度达到300Wh/kg，而稍微长期的2030年规划，能量密度则达到了500Wh/kg。武汉大学化学与分子科学学院教授艾新平向第一电动记者介绍说，在现今电池下，实现2015年150Wh/kg 的目标没有问题，但是2020年要实现电池模块的能量密度达到300Wh/kg 会有困难。艾新平参与了上述节能与新能源汽车产业发展规划的制订。

　　中国科学院物理研究所清洁能源中心副主任黄学杰告诉第一电动记者，采用现有的锂离子电池体系，2020 年的300Wh/kg 基本不可能完成，必须寻求新类型的动力电池。

　　可能的方案

　　”一种技术从实验室走向市场大概十年左右。”黄学杰表示。2020 年并不是一个遥远的未来，目前还没有看到任何确定性的解决方案，可能达成上述目标的新一代动力电池体系也屈指可数。”近期看三元材料，中期看富锂锰基，远期看锂硫电池。”艾新平这样为动力电池的世代体系分类。

　　艾新平认为，提高动力电池比能量的技术途径只有三个。一是工艺进步，但如今电池工艺设计已相对成熟，提高电池比能量的空间不大;二是材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸铁锂和锰酸锂为正极、碳材料为负极的锂离子动力电池在能量密度上很难有大的突破;三是新材料、新体系，即开发高比能新材料、发展动力电池新体系是未来动力电池比能量大幅度提升的主要途径。

　　中国科学院化学研究所研究员郭玉国支持了这一看法，他介绍锂硫电池是目前高比能二次电池的研究热点，无论是作为正极材料的单质硫还是作为负极材料的金属锂，均具有很高的理论比容量，从而使整个电池的理论比能量高达2600wh/kg。

　　产业化路途漫漫

　　虽然有了一些”眉目”，但这些产品距离产业化显然还有很长的路要走。黄学杰对记者表示，目前富锂锰基电池和锂硫电池”还处于实验室展示阶段”，距离最后成为可应用的产品还需要一段时间。

　　黄学杰认为，在中期动力电池研发上，中国的力度与国际相比并不落后。记者对2013年度的国际动力电池研发新闻进行了梳理，发现虽然经常有新型电池的新闻见诸报端，但大部分空洞无物，多是投资宣传。在中期动力电池体系研发上，中国确实保持了与国际同步。

　　不过在更尖端动力电池体系的研发上，国内与国际水平还有很大差距。

　　”锂氧电池的现状是都在实验室阶段，但是国外很多公司还在研究，国内公司没有。”中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉告诉记者。

　　对于企业来说，新一代动力电池还没进入议事日程。动力电池企业环宇赛尔的技术部长冯祥明表示，企业主要做的是产品生产和应用研究。”我们主要是对成熟或者接近成熟的材料进行应用，”冯祥明说：”现在还没有可以进入应用领域的新材料。”

　　”理论界说话很简单， 真正工业化生产很难。”烟台卓能电池材料有限公司程元胜副总经理很直白地表示：” 达到300Wh/kg 的材料， 现在我还没看到。”[!--empirenews.page--]

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