中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的第九屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開(kāi)。在4月25日下午的“儲(chǔ)能電池與技術(shù)應(yīng)用（下）”專(zhuān)場(chǎng)，來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王振波教授在會(huì)上分享了主題報(bào)告《新形勢(shì)下的儲(chǔ)能應(yīng)用》，以下為演講實(shí)錄：
王振波：下面是我的報(bào)告，我是來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王振波，我的報(bào)告題目是“儲(chǔ)能鋰離子電池關(guān)鍵材料、應(yīng)用技失效模式研究”。
我從以下六個(gè)方面給大家介紹我的報(bào)告內(nèi)容：
大家都知道，昨天秘書(shū)長(zhǎng)說(shuō)了一些整個(gè)儲(chǔ)能的分布，我們2017年整個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能是1.6 GWh，今年我們?cè)黾拥搅?.5 GWh，增加到了3.5%，去年是1.1%，有3倍多的增加，所以?xún)?chǔ)能的增長(zhǎng)趨勢(shì)還是很快的。
從2018年前三個(gè)季度來(lái)看，電化學(xué)儲(chǔ)能由于自身比較靈活、且對(duì)場(chǎng)地等的適應(yīng)性好的特點(diǎn)，所以增長(zhǎng)速度非?？?，比如2018年前三個(gè)季度就已經(jīng)達(dá)到了4037 MW，總體上來(lái)說(shuō)增長(zhǎng)速度是非?？斓?。從目前來(lái)說(shuō)，2017年新增的裝機(jī)來(lái)看，前十的國(guó)家應(yīng)該是美國(guó)、澳大利亞等，我們國(guó)家排到了第五位。
這是全球儲(chǔ)能技術(shù)的供應(yīng)商排名，今天是南都的主場(chǎng)，南都在我們國(guó)家整個(gè)儲(chǔ)能領(lǐng)域市場(chǎng)占有率是比較棒的，前兩位是LG化學(xué)和三星SDI。
從所有二次電池中，鋰離子電池由于它自身的特點(diǎn)，在整個(gè)儲(chǔ)能領(lǐng)域是非常受歡迎的。2017年全球的化學(xué)儲(chǔ)能整個(gè)裝機(jī)59%是鋰離子電池，2017年新增的93%是鋰離子電池；2018年這次儲(chǔ)能會(huì)之后秘書(shū)長(zhǎng)可能會(huì)公布更新的2018年的數(shù)據(jù)。從2011年—2017年整個(gè)全球的鋰電市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看，鋰電池由于成本、技術(shù)、政策等原因，市場(chǎng)可以說(shuō)還處于導(dǎo)入期。預(yù)計(jì)“十三五”末期能達(dá)到千億的市場(chǎng)，甚至在不久的將來(lái)化學(xué)儲(chǔ)能能達(dá)到萬(wàn)億的市場(chǎng)，我認(rèn)為這個(gè)預(yù)測(cè)太過(guò)于樂(lè)觀(guān)了。我們應(yīng)該理性的看待儲(chǔ)能這樣一個(gè)市場(chǎng)。的確是在增加、的確是在發(fā)展，但是我們不能把它看的樂(lè)觀(guān)了。
接下來(lái)是我自己的工作，我們?cè)诓牧仙?，?duì)于這種材料大家都不陌生，目前523還是主流產(chǎn)品，622大家也在用，811科技部一直在推，我們?cè)谶@里也做了一些工作，比如說(shuō)我們把截止電壓提升到4.6V，它的克容量就有大幅提升。我想這種材料會(huì)在我們的鋰離子電池市場(chǎng)還會(huì)有更大的發(fā)展空間。我們也對(duì)它進(jìn)行相關(guān)的，比如用鈦、鉬也進(jìn)行摻雜處理，可以做到500個(gè)循環(huán)，容量保持率還有89%。
如何提高電池能量密度，為什么我們現(xiàn)在的手機(jī)電池一直是鈷酸鋰電池？就是因?yàn)槲覀兊拟捤徜囌龢O材料壓實(shí)密度能做到4.5g/cm3以上，而我們?nèi)姵卣龢O材料做到3.6就已經(jīng)是大限了，所以我們?nèi)绾翁岣邏簩?shí)密度是我們要做的事情。我們這里也做了一些工作，大顆粒核和顆粒進(jìn)行復(fù)配，在一定程度上提高它的振實(shí)密度。這種方法為企業(yè)既節(jié)省了原材料，又創(chuàng)造了效益，同時(shí)把企業(yè)的廢料很好的利用上。
這是我們?cè)陂L(zhǎng)26米的爐子上，自己燒的一些工業(yè)化的產(chǎn)品，目前我們有一些出貨，克容量155mAh/g，這是在3安時(shí)左右全電時(shí)做的，1000次循環(huán)容量保持率大于83%。
622三元材料未來(lái)也應(yīng)是一個(gè)很好的正極材料，現(xiàn)在我們國(guó)家一直在推高比能量的正極材料，因?yàn)橐_(dá)到300瓦時(shí)/公斤，所以好多企業(yè)想從523一步跨到811或者NCA。但是這里還會(huì)存在著很多很多的問(wèn)題，所以我們還是要回過(guò)頭來(lái)想辦法把我們的產(chǎn)品一步一步的，因?yàn)榭茖W(xué)發(fā)展是有規(guī)律的。所以我們想622的這種產(chǎn)品未來(lái)有沒(méi)有可能取代523呢？是有可能的，所以622我們也做相關(guān)的這方面的技術(shù)準(zhǔn)備，對(duì)整個(gè)鍛造工藝技術(shù)等做相關(guān)方面的研究。
NCA三元材料可能更合日韓的胃口，特斯拉電池用的就是這種正極材料；但是對(duì)于我們國(guó)家還是有問(wèn)題的，因?yàn)槲覀兊匿囯x子電池生產(chǎn)制造過(guò)程中，過(guò)程管理和控制還有很多需要解決的問(wèn)題，尤其是水分的控制，國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)論如何都達(dá)不到NCA所要求的這種低水含量要求，因此我們國(guó)家退而求其次，采用的是811路線(xiàn)，但是NCA材料未來(lái)會(huì)有很大的應(yīng)用前景的。
我們現(xiàn)在也在做無(wú)鈷的材料，5V的高壓鎳錳酸鋰正極材料，沒(méi)有鈷元素，電壓平臺(tái)達(dá)到4.75V，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到了5C/3000次的循環(huán)，容量保持率達(dá)76.2%。我們也可以根據(jù)市場(chǎng)的需要來(lái)做不同的產(chǎn)品，比如我們做球形的、中空的或者多孔的材料，未來(lái)這種材料可能“十四五”期間會(huì)是很好的發(fā)展，我們也在做全電極，希望正、負(fù)極、電解液等有很好的匹配性。目前電解液確實(shí)是非常難的問(wèn)題，材料做好了，但是和整體上相匹配也是很大的問(wèn)題。
除了它之外我們“十四五”期間還會(huì)干什么呢？離產(chǎn)業(yè)化最近的就是富鋰錳基正極材料。我們實(shí)驗(yàn)室3C充放電條件下，400次循環(huán)，容量保持率達(dá)87.7%?！笆奈濉逼陂g這種材料會(huì)有很好的發(fā)展前景，無(wú)論和硅碳配合，還是和石墨配合，都可以達(dá)到300、320甚至350瓦時(shí)/公斤的能量密度。但它存在的致命弱點(diǎn)也是和電解液如何匹配的問(wèn)題。
在鋰離子電芯研發(fā)方面，我們企業(yè)合作做了一些工作。
這是磷酸鐵鋰和碳匹配鋰離子電池性能參數(shù)，低溫在零下20度，1C放電時(shí)還可以放出常溫的75%左右。這是4000次的充放電曲線(xiàn)，一致性還是很好的，還剩81%。我們用三元的做到220瓦時(shí)/公斤，也可以實(shí)現(xiàn)3C充、8C放這樣一個(gè)充放電倍率，可以做2500次，容量保持率為87%。低溫、高溫、倍率上都有很好的表現(xiàn)。這是兩只電池，循環(huán)是2500次，容量保持率都在85%左右。這是我們做的鈦酸鋰電池，可以實(shí)現(xiàn)15C充放，7800次，容量保持率為81%。這樣的電池對(duì)我來(lái)說(shuō)不會(huì)是大眾產(chǎn)品，可能是小眾，在某些領(lǐng)域會(huì)有很好的應(yīng)用。
如何能做好一個(gè)電池？我們做了很多這方面的研究工作，其實(shí)影響因素非常非常多，如何把整個(gè)技術(shù)和成本控制好，是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。
這里我們做了很多的工作，比如我們做了一些正、負(fù)極勻漿分散的影響。包括整個(gè)漿料組成、勻漿工藝等對(duì)性能影響是非常大，如果我們做得好的話(huà)正極可以是光亮無(wú)顆粒、柔性很好的，但是做的不好就會(huì)出現(xiàn)很多很多的問(wèn)題，都會(huì)影響鋰電池最終的性能。
此外我們?cè)陔姵匮b配比方面也做了一些工作，裝配好可以做到1千次以上，如果做的不好，前期容量很高，但是循環(huán)性能卻是很差。
這是電池的裝配情況，整個(gè)不平整了，而且中間存在縫隙，這樣一定會(huì)影響電池的性能。而日本湯淺卷繞電池，中間是鼓的、兩邊是凹的，這個(gè)軟包電池兩邊已經(jīng)發(fā)生收縮了，所以整個(gè)電池出現(xiàn)了凹陷，性能也會(huì)有很大的下降。
在整個(gè)電芯生產(chǎn)過(guò)程中，日本的電池做的非常好，控制點(diǎn)是非常非常多的，我們國(guó)家能有多少呢？你們比我要更清楚，所以我們每一個(gè)位置，比如負(fù)極的烘烤、毛刺、粉塵等等，不是簡(jiǎn)單的挖一個(gè)人過(guò)來(lái)就能把電池做好的，所以我們真正要下到一線(xiàn)去做一些踏踏實(shí)實(shí)的研究工作。
水分對(duì)鋰離子電池來(lái)說(shuō)真的是非常非常重要的，如何把水分控制好是非常重要的事，整個(gè)軟包電池這里面存在很多很多的問(wèn)題，水分控制不好真的會(huì)致命的。
這里頭水分控制好了會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？大量的是成本的增加，壓縮機(jī)功率要迅速增大的，增大就要耗電，成本就會(huì)顯著增大，所以好多企業(yè)適可而止，最終絕對(duì)不會(huì)做出好的電池來(lái)。
結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能也會(huì)有很大影響，比如做的是軟包電芯可以做到8千次，方形只能做到4千次；三元的軟包可以做到4千、圓柱的可以做到2千，18650的可以做到2千，電池結(jié)構(gòu)對(duì)性能有很大影響。
我們和企業(yè)合作做了一些特殊應(yīng)用的電池，比如小型的，這是做到45安時(shí)的示范。
未來(lái)的儲(chǔ)能市場(chǎng)是什么樣的？未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)前景是很好的，可以說(shuō)前途是光明的，但道路是曲折的。我們國(guó)家在2016年應(yīng)該是整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的元年，非常密集的出臺(tái)多項(xiàng)助推政策，對(duì)我們儲(chǔ)能領(lǐng)域做了非常多的政策上的驅(qū)動(dòng)。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)，2017年389.8 MW，到2018年應(yīng)該在560 MW以上，所以未來(lái)我們的增長(zhǎng)率是非常大的，但是我們的基數(shù)很小，所以即使增長(zhǎng)率再高，相對(duì)來(lái)說(shuō),整個(gè)數(shù)值也不是很大的。到2017年整個(gè)國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)，鋰離子電池占了98%，未來(lái)隨著鋰離子電池成本、技術(shù)方面的進(jìn)步，整個(gè)市場(chǎng)還會(huì)繼續(xù)的擴(kuò)大。到2020年，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能鋰電的預(yù)期應(yīng)該在2020年會(huì)達(dá)到16.67GW，所以剛才我問(wèn)到底什么時(shí)候能達(dá)到萬(wàn)億？我對(duì)此還是有懷疑的，但是前途絕對(duì)是光明的。
我們國(guó)內(nèi)新增的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量前十省份，因?yàn)楦鱾€(gè)省份的能源結(jié)構(gòu)不一樣，所以各個(gè)省對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)能的需求也是不一樣的。比如江蘇，在我們國(guó)家市場(chǎng)是最大的。
未來(lái)我們會(huì)存在著什么問(wèn)題？電池技術(shù)真的有待于進(jìn)一步提高，我們國(guó)內(nèi)從98年開(kāi)始生產(chǎn)鋰離子聚合物電池，經(jīng)過(guò)了20多年發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)有了很大的進(jìn)步。但隨著人們生活水平的提高，對(duì)鋰離子電池性能也提出了更高要求?，F(xiàn)在來(lái)說(shuō)還無(wú)法滿(mǎn)足我們用戶(hù)對(duì)于鋰離子電池技術(shù)的需求，所以還需要我們?cè)鷮?shí)實(shí)的做些研究工作。這兩天有很多技術(shù)方案、概念出來(lái)，其實(shí)我們整個(gè)運(yùn)營(yíng)還是不成熟的，包括很多概念都出來(lái)了，但是利益如何分配就是很重要的一個(gè)問(wèn)題。最后融資比較困難，儲(chǔ)能領(lǐng)域也是這樣的，我們真正希望鋰離子電池行業(yè)能夠健康的發(fā)展，而不是去炒作。
未來(lái)我們應(yīng)該在一個(gè)智慧電網(wǎng)控制下的智慧城市下生活，這是我們的前景，而且我們這里需要燃料電池、電化學(xué)儲(chǔ)能、調(diào)峰等方方面面的電化學(xué)相關(guān)的這些能源，我想未來(lái)我們的前景一定是光明的。21世紀(jì)是新能源的世紀(jì)，所以我們相信新能源一定讓我們的生活更美好。
謝謝大家！
