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李泓:2020年动力电池技术可以实现​300Kw/h的标准

2017-05-17 23:08出处:V讯网 [原创]责编:田大鹏

  5月17日,由中国汽车技术研究中心主办的第五届“国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州召开。

  本届研讨会以 “技术创新与市场应用”为年度主题,聚焦电动汽车行业发展热点与测试评价技术,针对电动汽车整车集成测试评价技术、电动汽车关键部件开发及测试评价技术、电动汽车测试评价共性技术、电动客车测试评价技术、电动专用车测试评价技术等议题展开深入剖析。

  会议期间,邀请包括科研机构及行业领导、测试评价技术领域专家、整车及关键零部件企业技术负责人等,共计500余人参与会议。寰球汽车V讯网作为重要合作媒体参与直播报道。

  以下是中国科学院物理研究所研究员李泓发言实录:

  本次报告主要分为三个部分,首先对现有电池形式进行分析;然后是固态电池的研发实例,最后是动力电池的发展展望。

  目前,液态电解质锂离子电池已经进入第三代。其中,正极材料的电压和容量不断得到提高,负极逐渐转向高容量材料,电解液进一步功能化,而陶瓷隔膜还在不断发展中。在2016年国家新能源汽车重点专项中,各企业申报的研发方案显示,对于300Kw/h的锂离子动力电池路线基本选择高镍和NCA。此外,由于纳米硅的技术进步,颗粒尺寸逐渐下降,循环性也得到迅速提升,但是关键要解决电池的安全性能以及循环性能。

  从中国政府的目标以及对标日本和美国发展来看,基本一致认为2020年可以实现300Kw/h的动力电池技术。虽然可以较快实现很高的能量密度,但是关键的安全性、循环性和倍率还没有办法满足批量生产要求。

  在世界范围内,日本早在2008年就制定了国家计划,并希望在2030年实现固态电池的量产。固态电池从形态上分成三类,一个是纯聚合物,比如聚环氧乙烷;一个是无机固体电解质的氧化物或者硫化物,这些都可以是磷酸盐;第三个是把聚合物和无机复合结合在一起。这三种固体电解质最难解决的问题在于在锂离子电池或者是将来的金属正极的体积膨胀收缩。目前,没有办法解决超薄覆技术,可能需要添加液体来解决电子逐渐变大的问题。对固态电池来说,主要就是在循环过程中如何一直保持较低的电子和离子阻抗。

  在电解质材料本身,国际上已经开发了很多类,氧化物、硫化物、氢化物以及磷酸盐的薄膜和聚合物。现在主流的电解质材料有三种,首先是氧化物固体电解质,如果采用无机陶瓷来替代液体,需要非常复杂的表面包覆技术;要重点解决正极侧的填充问题。对于硫化物电解质,其电导率非常高,关键在于循环过程中电解质的变化,在基础研究层面,这个是世界范围内全固态电池最切实可行的路线。对于薄膜电解质,离子电导率虽然很低,但是因为过薄,是很难做大面积用于大容量电池。

  目前,真正能做到商品的大容量电池的主要还是聚合物的固态电池,唯一商业化的就是聚环氧乙烷,可以使用25微米厚的金属锂,循环一千多次,工作温度在60到85度,所以在电池包需要有一部分热管理。

  科学院在2013年布局了一个战略宣导项目,希望能做一些把基础研究移到产业化上的一些电池的相关的技术,这个目标是做到300Kw/h,但是在明年6月份所有的材料要进入到量产的阶段。在固态方面,刚才提到PEO耐受电压是3.8伏,丙烯酸酯的耐受电压是4.5伏。

  总体而言,在开发的液态锂离子电池软包,在20~25%的一个重量比。今后的目标在国际上是发展全固态,可以带来能量密度和安全性兼容的效果。在产业上的话,固态电池的开发只需要把固体电解质和金属锂做好。在产业界已经准备好了来大规模生产固态的金属锂电池,在环境控制上已经没有任何问题。希望有机会跟各方来合作来一起推动固态电池的发展,谢谢大家。

责任编辑:田大鹏 
V讯网

李泓:2020年动力电池技术可以实现​300Kw/h的标准

2017-05-17 出处:V讯网 [原创] 责编:田大鹏

  5月17日,由中国汽车技术研究中心主办的第五届“国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州召开。

  本届研讨会以 “技术创新与市场应用”为年度主题,聚焦电动汽车行业发展热点与测试评价技术,针对电动汽车整车集成测试评价技术、电动汽车关键部件开发及测试评价技术、电动汽车测试评价共性技术、电动客车测试评价技术、电动专用车测试评价技术等议题展开深入剖析。

  会议期间,邀请包括科研机构及行业领导、测试评价技术领域专家、整车及关键零部件企业技术负责人等,共计500余人参与会议。寰球汽车V讯网作为重要合作媒体参与直播报道。

  以下是中国科学院物理研究所研究员李泓发言实录:

  本次报告主要分为三个部分,首先对现有电池形式进行分析;然后是固态电池的研发实例,最后是动力电池的发展展望。

  目前,液态电解质锂离子电池已经进入第三代。其中,正极材料的电压和容量不断得到提高,负极逐渐转向高容量材料,电解液进一步功能化,而陶瓷隔膜还在不断发展中。在2016年国家新能源汽车重点专项中,各企业申报的研发方案显示,对于300Kw/h的锂离子动力电池路线基本选择高镍和NCA。此外,由于纳米硅的技术进步,颗粒尺寸逐渐下降,循环性也得到迅速提升,但是关键要解决电池的安全性能以及循环性能。

  从中国政府的目标以及对标日本和美国发展来看,基本一致认为2020年可以实现300Kw/h的动力电池技术。虽然可以较快实现很高的能量密度,但是关键的安全性、循环性和倍率还没有办法满足批量生产要求。

  在世界范围内,日本早在2008年就制定了国家计划,并希望在2030年实现固态电池的量产。固态电池从形态上分成三类,一个是纯聚合物,比如聚环氧乙烷;一个是无机固体电解质的氧化物或者硫化物,这些都可以是磷酸盐;第三个是把聚合物和无机复合结合在一起。这三种固体电解质最难解决的问题在于在锂离子电池或者是将来的金属正极的体积膨胀收缩。目前,没有办法解决超薄覆技术,可能需要添加液体来解决电子逐渐变大的问题。对固态电池来说,主要就是在循环过程中如何一直保持较低的电子和离子阻抗。

  在电解质材料本身,国际上已经开发了很多类,氧化物、硫化物、氢化物以及磷酸盐的薄膜和聚合物。现在主流的电解质材料有三种,首先是氧化物固体电解质,如果采用无机陶瓷来替代液体,需要非常复杂的表面包覆技术;要重点解决正极侧的填充问题。对于硫化物电解质,其电导率非常高,关键在于循环过程中电解质的变化,在基础研究层面,这个是世界范围内全固态电池最切实可行的路线。对于薄膜电解质,离子电导率虽然很低,但是因为过薄,是很难做大面积用于大容量电池。

  目前,真正能做到商品的大容量电池的主要还是聚合物的固态电池,唯一商业化的就是聚环氧乙烷,可以使用25微米厚的金属锂,循环一千多次,工作温度在60到85度,所以在电池包需要有一部分热管理。

  科学院在2013年布局了一个战略宣导项目,希望能做一些把基础研究移到产业化上的一些电池的相关的技术,这个目标是做到300Kw/h,但是在明年6月份所有的材料要进入到量产的阶段。在固态方面,刚才提到PEO耐受电压是3.8伏,丙烯酸酯的耐受电压是4.5伏。

  总体而言,在开发的液态锂离子电池软包,在20~25%的一个重量比。今后的目标在国际上是发展全固态,可以带来能量密度和安全性兼容的效果。在产业上的话,固态电池的开发只需要把固体电解质和金属锂做好。在产业界已经准备好了来大规模生产固态的金属锂电池,在环境控制上已经没有任何问题。希望有机会跟各方来合作来一起推动固态电池的发展,谢谢大家。