中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“鋰離子電池容易引起安全問(wèn)題，同時(shí)它的能量密度已經(jīng)到了300瓦時(shí)/公斤，達(dá)到了液態(tài)鋰離子電池性能極限。因此，下一步，新一代電池要發(fā)展固態(tài)電池，或者要逐漸過(guò)渡到全固態(tài)鋰電池。固態(tài)鋰電池的負(fù)極材料可以是納米硅和石墨的復(fù)合負(fù)極，正極可以是高電壓錳酸鋰，也可以是富鋰錳基材料或者說(shuō)是不含鋰的正極材料，電解質(zhì)是固體電解質(zhì)，它的能量密度可以達(dá)到300-450瓦時(shí)/公斤?！?
1月17日，中國(guó)工程院院士陳立泉在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2021）上作出上述表態(tài)。
《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》記者在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)了解到，陳立泉認(rèn)為鋰離子電池以其高能量密度、高效率和低自放電率在電動(dòng)汽車中占據(jù)主導(dǎo)地位，然而，鋰離子電池內(nèi)含有易燃的液體電解質(zhì)，容易引起嚴(yán)重的安全問(wèn)題，這阻礙了鋰離子電池的廣泛應(yīng)用。在此背景下，陳立泉建議，新一代電池要發(fā)展固態(tài)鋰電池或者全固態(tài)鋰電池。
陳立泉介紹道，鋰離子電池等液態(tài)電解質(zhì)電池，穿刺會(huì)起火、爆炸，而固態(tài)電池穿刺則不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題，安全性更高。
記者注意到，國(guó)信證券在近日發(fā)表的研究報(bào)告中也指出，固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池相比最大的區(qū)別在于利用固態(tài)電解質(zhì)體系代替了目前的隔膜電解液體系，其優(yōu)點(diǎn)在于安全性高，無(wú)自燃、爆炸風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)能量密度顯著高于傳統(tǒng)鋰電池。目前現(xiàn)有鋰離子電池體系能量密度上限約為400瓦時(shí)/公斤，后續(xù)能量密度提升仍將依賴于正負(fù)極材料體系升級(jí)，然而在目前的隔膜電解液電池體系中，雖然金屬鋰負(fù)極能量密度是石墨負(fù)極的10 倍以上，但會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶影響安全性，而固態(tài)電解質(zhì)能夠抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，因此理論上全固態(tài)電池可達(dá)到 500瓦時(shí)/公斤以上的能量密度。
不過(guò)，研究報(bào)告提到，全固態(tài)電池目前有不少難題需要攻克，大部分電池企業(yè)在研發(fā)固態(tài)電池時(shí)，都退而求其次，先加快半固態(tài)電池的產(chǎn)品研發(fā)速度，半固態(tài)鋰電池就是電池中任一側(cè)電極不含電解液。目前固體電池仍處于相當(dāng)實(shí)驗(yàn)室-中試階段，其成本相較于液態(tài)電池仍不具備可比性。但伴隨后續(xù)規(guī)?；a(chǎn)以及工藝改進(jìn)（輝能雙極電池包架構(gòu)），其成本有望迅速降低。
據(jù)陳立泉介紹，從事固態(tài)電池設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“衛(wèi)藍(lán)新能源”）所開(kāi)發(fā)的固態(tài)電池的能量密度在2018年便達(dá)到了300瓦時(shí)/公斤。近年來(lái)，衛(wèi)藍(lán)新能源一直在進(jìn)行樣車的試驗(yàn)，固態(tài)電池在安全性方面均通過(guò)測(cè)試。
“2019年，衛(wèi)藍(lán)新能源在江蘇省溧陽(yáng)市設(shè)立了生產(chǎn)基地，目前其固態(tài)電池產(chǎn)品已經(jīng)供給無(wú)人機(jī)使用。固態(tài)電池的原材料包括硅碳負(fù)極材料都已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，同時(shí)固態(tài)電池所需要的涂固態(tài)電解質(zhì)材料隔膜也能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)?！标惲⑷f(shuō)道。
與此同時(shí)，陳立泉談道，發(fā)展固態(tài)電池要堅(jiān)持“兩手抓”，在發(fā)展固態(tài)鋰電池的同時(shí)，要發(fā)展鈉離子固態(tài)電池?！盀楹我獔?jiān)持推動(dòng)鈉離子電池的發(fā)展？因?yàn)殇囯x子電池目前全世界都在做，如果全世界的汽車都采用鋰離子電池，全世界的電能都用鋰離子電池儲(chǔ)存的話，容量根本不夠，因此我們一定要考慮新一代電池，鈉離子電池便是首選。”
陳立泉介紹道：“以鋰離子電池中價(jià)格最便宜的磷酸鐵鋰電池作為參考，磷酸鐵鋰電池每瓦時(shí)的原材料成本是3毛4分，而鈉離子電池的原材料成本每瓦時(shí)是2毛6分，相對(duì)來(lái)說(shuō)鈉離子電池價(jià)格比較便宜。而值得注意的是，2021年碳酸鐵鋰電池的價(jià)格還在上漲，1月4日是54000元/噸，比去年同期上漲了12000元/噸，有的公司甚至報(bào)63000元/噸，估計(jì)以后碳酸鋰的價(jià)格還會(huì)漲，這是我們一定要發(fā)展鈉離子電池的一個(gè)很重要的原因?！?
據(jù)陳立泉分享，目前軟包裝的鈉離子電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了145瓦時(shí)/公斤，這一數(shù)值已經(jīng)相當(dāng)高。鈉離子電池可以實(shí)現(xiàn)快充，5C充/5C放是1C充/1C放容量的90%， 10C充/10放容量是1C充/1C放的70%，鈉離子電池快充性能比鋰離子電池更好。同時(shí)，鈉離子電池的循環(huán)性也具有很好的表現(xiàn)，1C充/1C放的循環(huán)性可以大于6000次，3C充/3C放可以到3000次。此外，反復(fù)試驗(yàn)證明，鈉離子電池的低溫性能、高溫性能也都表現(xiàn)出色。
當(dāng)前，“新四化”是汽車行業(yè)提及最多的關(guān)鍵詞。中國(guó)從2009年開(kāi)始大力推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前已取得突出成績(jī)。
陳立泉說(shuō)，我國(guó)一直積極推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，主要基于以下考慮：“目前我國(guó)的能源情況是富煤、少氣、缺油（石油），石油我們是很缺的。2018年我們的能源狀況是煤、石油、天然氣加起來(lái)占整個(gè)能源的85.6%，水、風(fēng)、光、核能加起來(lái)占18.3%。2018年，我國(guó)自產(chǎn)的原油是1.9億噸，國(guó)外進(jìn)口的原油是4.6億噸，我國(guó)石油對(duì)外依存度已經(jīng)達(dá)到71%，此前我們建議石油對(duì)外依存度不要超過(guò)50%，實(shí)際上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了50%。目前，汽車的保有量是2.4億輛，如果按一輛汽車平均消耗2噸油算的話，那么我們進(jìn)口的原油4.6億噸僅僅夠汽車使用，因此我們一定要發(fā)展電動(dòng)汽車，以此來(lái)取代進(jìn)口油，這是我們提出要交通電氣化的原因所在。而從另外一個(gè)角度來(lái)看，汽車產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)智能化，智能化的汽車設(shè)備一定也需要電池、電動(dòng)汽車來(lái)實(shí)現(xiàn)?！?
