第一方面，面向300瓦時(shí)／公斤的電池，也就是2020年的電池。目前新能源汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)里面有三個(gè)團(tuán)隊(duì)，一個(gè)是寧德時(shí)代新能源、一個(gè)是天津力神、一個(gè)是合肥國(guó)軒。這三個(gè)團(tuán)隊(duì)目前基本上采用的技術(shù)路線大同小異，正極是高鎳三元，負(fù)極是硅碳負(fù)極，這個(gè)電池目前技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近應(yīng)用要求，也就是說(shuō)2020年要產(chǎn)業(yè)化的300瓦時(shí)／公斤的電池取得了實(shí)質(zhì)性突破?，F(xiàn)在從比能量角度都已經(jīng)達(dá)到，像寧德時(shí)代新能源的產(chǎn)品循環(huán)壽命基本上在1000次左右，能量密度達(dá)到304瓦時(shí)／公斤，其他兩家也差不多。當(dāng)然還有部分企業(yè)安全性標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有完全滿(mǎn)足。300瓦時(shí)／公斤的單體大概能做出200－210瓦時(shí)／公斤的電池系統(tǒng)，因?yàn)樗麄兓旧鲜擒洶姵?，不是方形電池?017年底、2018年初電池能量密度單體大概達(dá)到230瓦時(shí)／公斤左右，系統(tǒng)大約150瓦時(shí)／公斤左右。就是說(shuō)在2018、2019年還需要再提高50—70瓦時(shí)／公斤．這個(gè)我認(rèn)為是可以做到的。至于350瓦時(shí)／公斤、260瓦時(shí)／公斤是我們力爭(zhēng)的目標(biāo)。

 

第二方面，面向2025年產(chǎn)業(yè)化，希望沖擊單體電池400瓦時(shí)／公斤。300瓦時(shí)／公斤實(shí)際上是負(fù)極從碳變成硅碳，到400瓦時(shí)／公斤時(shí)要變的是正極。目前可選的正極有好幾種，現(xiàn)在我們新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)取得突破性進(jìn)展的是高容量富鋰錳基正極材料。有兩個(gè)單位承擔(dān)了前沿基礎(chǔ)項(xiàng)目，一個(gè)是物理所，改善了富鋰錳基正極循環(huán)的電壓衰減。達(dá)到的指標(biāo)是100周之后電壓衰減降到了以?xún)?nèi)，這是一個(gè)重大的進(jìn)展。另外一個(gè)是北京大學(xué)的團(tuán)隊(duì)，首次研制出了比容量400毫安時(shí)／克的富鋰錳基正極，對(duì)于400瓦時(shí)／公斤應(yīng)該是沒(méi)有問(wèn)題的，甚至可能達(dá)到更高。第三方面，更加前沿的，是固態(tài)電池。固態(tài)電池國(guó)內(nèi)有多家研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)單位在做，包括中科院青島能源所、寧波材料所，物理所等，還有寧德時(shí)代新能源、中航鋰電等。最近寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)。固態(tài)電池?zé)o疑是2017年全球電池領(lǐng)域最熱的一個(gè)技術(shù)名詞，所以下面我以固態(tài)電池為例，介紹全球動(dòng)力電池技術(shù)熱點(diǎn)。

 

 

全固態(tài)鋰電池，這幾個(gè)詞每一個(gè)字都不能少、不能變。“全固態(tài)”跟“固態(tài)”是不一樣的，“鋰電池”和“鋰離子電池”不是一個(gè)概念。所謂“全固態(tài)鋰電池”是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)、不含任何液態(tài)組份的鋰電池，所以全稱(chēng)是“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”。全固態(tài)鋰電池又分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池，一次電池其實(shí)已經(jīng)有用的。全固態(tài)鋰二次電池又分成全固態(tài)鋰離子電池和鋰金屬電池，這兩個(gè)概念又要區(qū)別，所謂全固態(tài)金屬鋰電池，是其負(fù)極用的是鋰金屬，現(xiàn)在的負(fù)極用的是碳或者硅碳或者鈦酸鋰。

 

全固態(tài)鋰電池的概念比鋰離子電池出現(xiàn)的更早，鋰離子電池只出現(xiàn)了25年左右，是日本人發(fā)明的，真正到車(chē)上用就10多年，很年輕但是進(jìn)步很快。早期指的全固態(tài)鋰電池，都是指金屬鋰為負(fù)極的全固態(tài)金屬鋰電池，一說(shuō)全固態(tài)往往是以鋰金屬為負(fù)極的，這就是以前的概念。全固態(tài)鋰電池有幾個(gè)潛在的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，一是安全性高，因?yàn)樗鼪](méi)有有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)引發(fā)電解液燃燒問(wèn)題；二是能量密度高，需要說(shuō)明的是，固態(tài)電解質(zhì)的密度和使用量高于液態(tài)電解質(zhì)，在正負(fù)極材料相同的時(shí)候，它的優(yōu)勢(shì)是不明顯的，當(dāng)然如果有了固態(tài)電解質(zhì)之后就沒(méi)有電解液泄漏問(wèn)題，所以它可以一片片全部疊起來(lái)，不像我們非要搞一個(gè)軟包包起來(lái)，這樣體積比能量就會(huì)高。第三，正極材料選擇的范圍寬，因?yàn)樨?fù)極是鋰金屬，正極不含鋰都可以。還有，電解質(zhì)的電壓窗口會(huì)更寬，正極材料選擇范圍也就大，比能量也可以提高；第四，系統(tǒng)比能量高，由于電解質(zhì)無(wú)流動(dòng)性，可以方便地通過(guò)內(nèi)串聯(lián)組成高電壓?jiǎn)误w，利于電池系統(tǒng)成組效率和能量密度的提高。

 

但是也存在一些問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低?，F(xiàn)在有三種固態(tài)電解質(zhì)，一種是聚合物，一種是氧化物，一種是硫化物。聚合物電解質(zhì)這種，其實(shí)這個(gè)電池已經(jīng)有了，現(xiàn)在在法國(guó)有些車(chē)上用，它的問(wèn)題就是要加熱，電池要加熱到60度，離子電導(dǎo)率才上來(lái)，電池才能正常工作。目前氧化物電解質(zhì)一般比液態(tài)的還是要低很多。只有硫化物的固態(tài)電解質(zhì)現(xiàn)在跟液態(tài)的差不多，比如豐田就是用的這種硫化物的固態(tài)電解質(zhì)，所以固態(tài)電解質(zhì)是有突破的，主要的突破是在硫化物的固態(tài)電解質(zhì)。

 

第二個(gè)問(wèn)題就是固／固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結(jié)合是很容易的，滲透進(jìn)去。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就不是太好了，這是它很大的一個(gè)問(wèn)題。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導(dǎo)電率已經(jīng)提高了，但是仍然有界面接觸性和穩(wěn)定性問(wèn)題。