鉅大LARGE | 點擊量：781次 | 2021年11月03日
李泓：動力鋰電池最終目標或是固態鋰空氣電池
一月23至二十四日為期兩天的我國電動汽車百人會論壇在京舉辦，包括政府領導、行業專家學者、電動汽車制造商等數百位行業精英匯聚北京。圍繞“構建競爭、創新、可持續的產業生態”的主題，展開了一場有關電動汽車發展現狀和未來創新、生態等方向進行了深度討論交流。
中科院物理研究所研究員李泓
核心提示：提高電池的能量密度有關純電動汽車來說具有重大意義，從更長遠的考慮，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態的鋰離子電池，最終目標可能是固態鋰空氣電池。
以下是中科院物理研究所研究員李泓講話實錄：
大家比較關注的就是在長遠考慮下什么是純電動汽車的核心技術，如何實現革命突破。我們也看了《我國制造2025》上面有關混合動力鋰離子電池的技術路線，基本上這個路線圖是跟這個一致的，就是從長遠考慮，從我國、美國、日本的技術路線來考慮的話，下一代首先是做第三代鋰離子電池，接下來就是金屬鋰電子等幾種。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
提高電池的能量密度意義是很清楚的，很不好意思，我用的是14千瓦時的水平。從這個上面可以看到，假如能量密度做到300Wh/kg，一次充電就是470公里，基本上完全解決了消費者里程焦慮的問題，目前量產的動力鋰離子電池水平也達到180Wh/kg的水平。
我們中科院2013年十一月十五日啟動了一個戰略先導，希望在動力鋰離子電池前期技術導入方面先走一步，做一些基礎的工作。最近和寧波材料所團隊聯合物理所團隊以及別的團隊合作做了一款電池，就是用納米硅碳做到24Ah的單體，從這個體積能量密度可以看到，目前這兩個比例和現在的成熟產品還有差距，現在我們想了解鋰離子電池的極限在哪兒，相信今年的努力還可以把這個數據再提高一點，目前發揮還不是特理想。
從長遠考慮，因為除了能量之外體積膨脹還是很難解決的問題，金屬鋰在這方面顯示了它的優勢。金屬鋰現在重要面對一個問題，在充放電過程中容易出現鋰枝晶。可以考慮不含鋰的正極，從總體成本下降上是很好的機會。現在用金屬鋰的重要包括金屬鋰負極，可充放鋰離子的正極，鋰硫和鋰空。鋰空氣電池現在是開放體系，現在用開放體系來說假如用液體電極會揮發干凈，沒法充分使用。從這幾方面考慮，都應該采取固態的技術長遠的實現這個問題，所以陳老師提出來說，我們現在應該提前布局固態鋰離子電池。去年在物理所開了第一屆固態鋰離子電池的會議。有幾個公司已經展示了固體電池的好處，在著火意外情況下電池還是完好無損，無機物作為電解質的電池更好，也可能是根本性的鋰離子固態電池的解決方法。
科學地來講，這里面有很多方面要研究。難的地方就在界面上，包括鋰離子電池正極材料的設計。加快固態電池的研發關鍵就是把材料做出來，所以為了加快這個材料的研發，陳老師提出了借鑒美國的材料的思想，加快這個速度，爭取實現固態電池產業化。咱們國家在固態電池研究方面積累時間很長了，有了一些積累。
我在這里介紹幾個年輕人的工作。青島研究所崔光磊（音）做了一個240Wh的固態電池，是60℃工作的80Ah的單體，有一定的循環性。寧波材料所的徐曉熊（音）是用無機陶瓷加上界面的潤濕劑。我們目前沒有辦法做到全部的固態。現在是固態鋰離子，下面做到全固態的，目前80Ah可以達到240Wh/kg。重要的好處我們可以看到，用了固態電解質以后，在90℃還能夠進行循環，顯然是在安全性方面有一個進展。從能量密度上講，最高的是鋰硫、鋰空，這兩個很可能在質量密度上超過500Wh/kg。考慮使用的穩定性，最終的考慮還是鋰空電池固態的是最終選擇，要很長遠的路。
我介紹一下科學院先導的進展。四個團隊聯合做鋰離子電池，目前已經做了70Ah的單體。50℃測試到616Wh/kg。安全性測試是在前幾次通過了所有的第三方的安全性測試，現在的問題就是循環次數還很低，這種大能量密度、大容量的鋰硫電池的單體循環次數是20次—30次之間。下一步要解決金屬鋰的問題，循環性要提升上去，要滿足大概500—1000次的循環要求。鋰空氣電池方面，中科院也推出了鋰空的實際單體，目前單體做到526Wh/kg，也研究出了一塊51Ah的鋰空氣電池模塊，大概360Wh/kg的水平。最近這一年，先導的進展重要是這幾個電池方面，這里面涉及到大量的材料的基礎的貢獻，包括納米的正極材料、負極材料、界面處理，還有高電壓電解液和陶瓷隔膜，以及固體電解質涂附隔膜的綜合應用。此外，像剛才董老師提到的高水平的電池診斷，我們已經建立了第二個全球互聯互通的平臺，另外黃老師在廣東也啟動了先進的動力鋰離子電池制造的裝備，大概是這樣一個進展。
最后，我簡單的說一下，我們認為從更長遠的考慮，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態的鋰離子電池，最終目標可能是固態鋰空氣電池，這個是陳老師的觀點。
謝謝大家！
