聚焦和培養(yǎng)人才是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵

陳旸

我們的管理總部設(shè)在美國的密歇根州，中國的杭州和常州等， PEC生產(chǎn)基地除了這三個，還有 2016年 10月份在捷克的 AUSZUAWA（音），生產(chǎn)基地在美國的波士頓和中國的杭州，系統(tǒng)的研發(fā)基地設(shè)在美國的密歇根和中國的杭州以及德國的斯圖加特，是一個全球布局。

全球布局可以有效整合全球研發(fā)資源，為當(dāng)?shù)氐目蛻舴?wù)。

在談萬向 A一二三技術(shù)之前，我想說隨著電池技術(shù)的成熟，主機廠的要求也不一樣，為了滿足這些要求， A一二三提供了兩種電池能量體系，并且可以滿足微混和純電動車的要求。

談到超級納米磷酸鐵鋰技術(shù)，首先要談到 2001年 A一二三的技術(shù)，隨著市場對鉛酸電池 48V電池在低溫和高功率特性下要求的提高，在過去幾年當(dāng)中，我們開發(fā)出了超級納米磷酸鐵鋰技術(shù)，該項技術(shù)是在納米磷酸鐵鋰技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)，在陽極材料研究的基礎(chǔ)上得出來的，陽極粉末從原來不規(guī)則形狀變成了更多的球型形狀，同時電芯生產(chǎn)應(yīng)用我們 F1電芯生產(chǎn)技術(shù)，游為提升電芯性能增加了前提條件。

通過對這個材料的研究，超級納米和磷酸鐵鋰技術(shù)與納米磷酸鐵鋰技術(shù)相比，更有優(yōu)越性。我們應(yīng)用在 48V電池上的納米粉末，采用這樣的陽極材料以及配套的陰極和電解質(zhì)材料以后，電芯的電阻降低 50%到 60%，換句話說功率提高了 50%到 60%。這里簡單介紹一下 48V這個產(chǎn)品，這個產(chǎn)品是由 14個 8安時電芯組成的，電芯的功率密度達到每公斤 3千瓦，電池的功率密度達到每公斤 2千瓦，電池高度 96毫米，由于它的低電阻特性，這個系統(tǒng)無需采用主動式冷卻，基于這個特點，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、無序主動冷卻、高能量密度等技術(shù)使這個產(chǎn)品在市場上得到了廣泛的應(yīng)用。最近我們已經(jīng)簽署了全球近十家的研發(fā)合同。我為什么講這個例子？這是一個很好的例子，屬于創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，原因是我們在這方面的技術(shù)有了創(chuàng)新，所以才有了這樣一個成績。

同樣的思路，我們進行高比能三元電芯的研究。在研究的過程中，我們采用同樣的思路，注重基礎(chǔ)材料研究，注重最基本的安全特性研究，而且在這種研究過程中，我們不僅運用自己的力量，還充分與全球范圍的企業(yè)合作。

這里有兩個例子，第一個是跟阿貢國際實驗室的合作，這個合作的重點是三元材料熱安全性方面的研究；第二是中美清潔能源中心，包括高比能電池機理的研究，還有硅碳負極的研究。在未來的研究方面，萬向集團跟很多國際領(lǐng)先大學(xué)和研究機構(gòu)做這方面的合作研究，為我們的發(fā)展掌握方向。

下面我簡要介紹一下我們在三元電池研究方面取得的成績。比如說現(xiàn)在我們完成的 230電芯，左邊是電芯的循環(huán)壽命，在室溫下，一期、兩期的循環(huán)壽命達到 2800次，電芯容量損失 20%，45攝氏度的情況下，可以達到 1500次，其它的特性也滿足行業(yè)同樣的先進的水平。

另一個例子是 622材料的研究，我們通過和阿貢實驗室合作，合成 622材料，和市場上同類型材料有明顯的提高，這就是我們堅持走這一條路線的原因。下一條是涂敷技術(shù)，提升陽極的熱安全性，比較市場上現(xiàn)有的材料和我們自己應(yīng)用涂敷技術(shù)的材料，我們的材料熱穩(wěn)定性明顯得到了改善，通過電芯實驗也可以看出來，原來的電芯一扎就著火了，現(xiàn)在的電芯是沒有問題的。

這些例子說明，我們在基礎(chǔ)研究方面的成果，確實可以為我們未來的發(fā)展，未來制造出高安全低成本的高比能三元電芯奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。

系統(tǒng)技術(shù)方面，一個是流程，一個是壽命的分析。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，中國電動車事業(yè)要想走到全球市場，研發(fā)流程是非常重要的，因為好的一個研發(fā)流程，能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的零 failure的理念，而且要想和歐美市場成功合作，特別是在軟件開發(fā)流程是非常重要的一點，而且這恰恰可能是我們需要努力的方向。

A一二三的布局，我們和全球很多主機廠合作，也積累了很多經(jīng)驗，希望和大家分享，以推動行業(yè)發(fā)展。

壽命的分析是很重要的方面。我們不僅僅討論循環(huán)壽命、日歷壽命，還有在什么樣條件下的日歷壽命、電池怎么樣使用？ A一二三 2011年時就開始做這方面的工

微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司副總裁 仝志明

新能源汽車高效率能量補充可靠“快充”

在電動汽車市場上提到微宏，很多時候會把微宏跟快充劃等號， 2010年，微宏是第一個在市場上提出來這個概念—— 10分鐘快充、循環(huán)壽命 2萬次。當(dāng)然一開始的時候同業(yè)的很多公交公司、客車等客戶太相信這樣的理念，經(jīng)過這么年的發(fā)展，大概 7年過去了，現(xiàn)在快充運營的方式已經(jīng)成為公交公司普遍接受的一個技術(shù)路線了。從 2011年微宏的第一代快充電池碳酸鋰在重慶投入運行，到現(xiàn)在已經(jīng) 6年時間了， 6年時間車輛每天差不多跑 200公里，每天快充大概 5、6次，這么跑下來， 6年下來電池衰減不到 7%，所以很好的驗證了我們講到鈦酸鋰這個技術(shù)的長壽命，還有快充的特性。

作，而且我們做的模型和開發(fā)工具也得到了很多實驗室和市場上應(yīng)用結(jié)果的驗證。這方面我們也希望能夠有機會和大家共享，共同推動行業(yè)在這方面的發(fā)展。

要想創(chuàng)新發(fā)展，人才是關(guān)鍵。所以 A一二三在這方面有一個得天獨厚的優(yōu)勢。因為我們的全球布局，所以我們可以有全球的研發(fā)人員，這就是為什么 R&D的人員，從波士頓可以吸引很多的人才，我們的工程中心設(shè)在斯圖加特、杭州和底特律，底特律和斯圖加特是搞汽車研發(fā)的心臟，在那里有很多汽車的人才，我們可以吸引這些人才參與中國汽車的發(fā)展。

另外我們有內(nèi)部的培訓(xùn)機制。通過全球項目的合作，大家可以分享這方面的經(jīng)驗，同時最好的合作方式就是和國際先進的主機廠合作，可以向他們學(xué)到很多經(jīng)驗。

A一二三通過技術(shù)創(chuàng)新成為全球最大的 DR供應(yīng)商，這是我們引以為自豪的，我們在高比能三元電池開發(fā)中想采用同樣的方法，我們相信通過這樣的方式也能取得成效。 A一二三吸引全球人才參與中國汽車的發(fā)展，萬向集團致力于電池產(chǎn)業(yè)，并通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新帶動企業(yè)和行業(yè)的不斷發(fā)展。

到現(xiàn)在，微宏的電池在市場上已經(jīng)配裝了超過了 15000臺公交車，其中超過 1000臺是在歐洲，所以取得了很好的進展。因為前不久我在網(wǎng)上也看到一個信息，提到微宏鈦酸鋰電池是從別人那兒買的，它自己不過是組裝而已，在這里，借這個機會稍稍做一下澄清，我們第一天開始到現(xiàn)在配裝的 15000多臺車上的每一片電池都是微宏自己生產(chǎn)的，所有的技術(shù)都是微宏自己的開發(fā)。

微宏做的遠遠不止于此，今天我們在快充技術(shù)上已經(jīng)走到了第三代，第三代技術(shù)比當(dāng)年的鈦酸鋰能量密度提高了 1倍，為我們這個技術(shù)也開拓了一個更廣闊的應(yīng)用市場。

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為什么我們在 2011年、2010年的時候在市場上拼命的去講快充這個概念呢？其實也是基于市場的需求，在這里我舉三個典型的例子。

第一，是公交車?，F(xiàn)在在公交車上比較典型的解決方案是什么呢？只裝備了 100多度電的電池，每次充電運營幾十公里或者 100公里的公交車很普遍，會花 10～20分鐘時間充一次電，全天實現(xiàn) 200—300公里點對點的運行，這是公交運行的特點。這對于基礎(chǔ)設(shè)施的需求很大，公交車現(xiàn)在典型的充電是 600V～700V，充電電流是兩把充電槍、 500安培電流，大概 300千瓦，我們在北京、華東、華南很多城市都可以看到這樣的系統(tǒng)在運行。

其次是經(jīng)濟性，公交車的典型壽命是 60萬公里，大概 8年時間，從這個推斷來看，電池組需要 6千次以上的循環(huán)壽命，這就是電池的成本，電池剛開始賣多少錢，除以 60萬公里，就是每公里的成本。那么，電池折損的成本，是不是有競爭力呢？我們在開發(fā)技術(shù)或者推出一個產(chǎn)品的時候要評估的是跟原有的技術(shù)比是不是有競爭力，經(jīng)濟性是不是更好。

第二，是出租車。出租車大概配 40多度電，充一次電能夠運行 200多公里。在一座城市 24小時、兩班司機跑四五百公里的情況下，每天充電 2次大概三四十分鐘就可以實現(xiàn)全天的運營，這樣的方式下同樣有一個壽命的要求，出租車在壽命期內(nèi)要跑 80萬公里，或許更多，通過這個配置對電池的要求是什么、成本是什么樣的、壽命是什么樣的、能量密度是什么樣的。

所以我們在公交車上基本配置的電池能量密度是不高的，大概是 120、150瓦時 /公斤，在出租車上這塊電池能量密度大概 170左右，這兩個技術(shù)我們目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，并且在市場上開始大規(guī)模的推廣。

第三，是私家車。所有做電池的公司夢寐以求的市場就是私家車。私家車現(xiàn)在的目標(biāo)是什么？今天我也在旁邊一個報告廳聽了一些報告，基本說了幾個指標(biāo)，不一定非常準(zhǔn)確。第一，車的配電量要在 80千瓦時甚至 100千瓦時，續(xù)航里程為 500公里，還有人提出 700公里。第二，期望 15分鐘充電行駛 400公里，我這里把指標(biāo)降了一點，我提到電壓用 600V的平臺， 250安培的單槍充電，充電 20分鐘，可以跑 300公里，這是客戶的希望。第三，成本。目前市場上提出了比較大的指標(biāo)，大概意思 PACE每度電不超過 800元，分到電芯可能不到 600元了。

我們看看對于做電池的人來說，這些指標(biāo)都意味著什么。首先，車上裝 80度電，一個小車 500公里，要提高能量密度，電芯能量密度在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高 1倍，大概達到 300瓦時 /公斤，甚至更高。其次，是輕量化。就是說車上裝了這么多電池，PACE那部分占的重量盡量少。 PACE輕量化技術(shù)，在我們這次國家新的補貼政策上有一個非常好的導(dǎo)向作用，就是根據(jù)能量密度的不同設(shè)立一個杠桿，做的好的就可以拿到更高的補貼系數(shù)，以前我做這個電池包，這個箱子要花 2000塊錢租，現(xiàn)在可以花 4000塊錢做一個輕量化的箱子，這樣多拿 4000多塊的補貼還可以省 2000塊，這個政策，我認為還是比較巧妙的，可以說幾乎促進了輕量化技術(shù)在電池 PACE上的應(yīng)用。因為在整車上的應(yīng)用，全鋁車身包括碳纖維，實際都面臨著一些成本的壓力，這個政策可能會促進電池公司用更激進的手段來推動輕量化的發(fā)展。

關(guān)于快充。其實私家車大部分時候并不需要快充。但是私家車在出去跑的時候，如果沒電了，所有人都希望像加油站一樣，幾十分鐘完成一個電池的補充，這是大家希望的趨勢。目前，乘用車上都要盡可能具備快充的能力。剛才我在隔壁的大廳里聽到國家電網(wǎng)的一個領(lǐng)導(dǎo)也講到，現(xiàn)在有一個新的趨勢，是把整車的“三電”平臺全部抬高，因為未來要實現(xiàn) 10幾分鐘、 20分鐘的快充，這個平臺意味著充電電流會非常大，這個是對于我們整個從業(yè)的各位專家來說是一個方向或者是一個信號，我也在這里提議，各位同業(yè)的朋友，認真的考慮一下這個大的方向。同時對基礎(chǔ)設(shè)施，就是充電站電壓平臺提出了要求，比如說以前我們建的是 400V電壓平臺的，現(xiàn)在是不是要提高到 700V，這是未來整個生態(tài)要考慮的事情。這個情況下對于電池來說，要滿足 2C甚至 3C以上倍率充電的能力。

關(guān)于壽命。我提的 40萬公里的指標(biāo)還是偏保守的，我們希望電池做到和整車等壽命。我們私家車開到 10萬、 20萬公里的時候，要做到二手車賣掉的時候，如果電池已經(jīng)不能用了，二手車的價值是沒辦法實現(xiàn)的。所以壽命既取決于用戶的使用成本，也跟我們將來電動車在二手車市場的價值有關(guān)系，也跟電池拆下來之后做梯次利用的殘值有關(guān)。

關(guān)于成本。這個指標(biāo)我認為是可以實現(xiàn)的。

我們做電池開發(fā)有幾個目標(biāo)，能量密度達到 300，持續(xù)充電密度大于 2C，循環(huán)壽命達到 1200次。在所有技術(shù)指標(biāo)之外最重要的一條，大家不要忘記了安全性，因為我們把電池能量密度提的越高，現(xiàn)在鋰離子電池這個體系正極穩(wěn)定性會變得越來越差，比如現(xiàn)在原材料提得越來越高，鎳越來越不穩(wěn)定，所以安全性是一個橫在我們面前達到這些技術(shù)指標(biāo)非常大的障礙。業(yè)內(nèi)很多公司提出了不同的解決方案，包括李泓老師提到全固態(tài)的技術(shù)，微宏在過去這幾年開發(fā)了一套新的技術(shù)來解決這個問題。全固態(tài)技術(shù)的理念是講，第一，不要液體的電解液，為什么呢？因為電解液比較容易燃燒，所以微宏要開發(fā)一個有機溶劑，不可燃燒的有機溶劑，代替現(xiàn)在的 AC、 PC這些東西。第二，在固態(tài)電池中，真正安全的是無機物，這個無機物耐溫非常高，微宏開發(fā)了耐溫的隔膜， 300度 收縮不超過 1%，使用這個材料做的。這兩個技術(shù)已經(jīng)馬上到了產(chǎn)業(yè)化的邊緣，預(yù)計今年年底會把產(chǎn)品推向市場。

現(xiàn)有的體系跟全固態(tài)比距離產(chǎn)業(yè)化非常近，因為全固態(tài)有很多關(guān)于界面電阻、放電倍率、使用溫度方面的問題，剛才李老師也提到，樂觀的估計， 2025年有可能產(chǎn)業(yè)化，微宏現(xiàn)在這套技術(shù)今年底就可以產(chǎn)業(yè)化。

總的來說，我們解決了高能量密度正極的穩(wěn)定性問題，解決了不可燃電解液在充電倍率和電化學(xué)窗口，在氧化和還原正負兩極電化學(xué)窗口的問題，解決了耐高溫隔膜的內(nèi)阻、自放電、成本的問題、快充的負極?，F(xiàn)在電池我們能夠做到，在 200度下加熱半個小時。所以這個技術(shù)，我認為對于把電池能量密度提到 300甚至更高

深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司總經(jīng)理 岳敏

未來動力電池行業(yè)將由中國企業(yè)“主沉浮”

第一，基于對未來的思考。前幾天和客戶交流過程中，當(dāng)我們談到 6毛錢每度電的時候，我們的客戶就巴不得你能不能馬上就給我樣品，這也代表了中國目前產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，就是有一點過于急功近利。

鋰電池有沒有未來？首先，我覺得“太陽能+鋰電池”，當(dāng)它的成本小于煤電、石油發(fā)電成本的時候，我覺得應(yīng)該能改變整個世界的產(chǎn)業(yè)格局。大家知道現(xiàn)在高鐵是中國的一張名片，但是大家不要忘了高鐵的鐵軌是馬屁股決定的，已經(jīng)幾百年了。中國 2017年 80萬基礎(chǔ)設(shè)施充電樁投入后，我覺得基本上電動汽車就鎖定在“鋰電池 +電動車”的框架之下。另外，“太陽能 +鋰電池”成本一下降，其未來將替代幾個行業(yè)，如傳統(tǒng)汽車、電力、石油。

我非?？春脛恿﹄姵卦谥袊奈磥?，但企業(yè)要做好三點：一，技術(shù)。技術(shù)就是產(chǎn)品力，就是創(chuàng)新。 2020年以后國家補貼全部退出后，如果按照現(xiàn)在的思維肯定沒有未來，一定要有顛覆性的創(chuàng)新；二，資源。三，生態(tài)鏈。講到生態(tài)鏈，現(xiàn)在好像哪一家企業(yè)都想把所有的做完，我自己認為這是一種非常錯誤的觀點。當(dāng)然你說貝特瑞為什么你們也在做產(chǎn)業(yè)鏈的布局？我是那個時候為

是一個非常重要的基礎(chǔ)，或者形象一點講，歐陽老師在其他場合里提到，鋰離子電池在解決熱失控問題的時候，在電池之間加隔熱的材料，實際上微宏這套技術(shù)，是把隔熱材料加到了每對極片之間，當(dāng)然還組合了其他的包括電解液的技術(shù)來解決這個安全的問題。

總的來說，這是一場“軍備競賽”，所有的公司都在努力向前，微宏計劃在今年推出 230瓦時 /公斤不燃燒電池產(chǎn)品，下半年推出 300瓦時的產(chǎn)品。目前微宏的產(chǎn)能大概 4G瓦時，我們預(yù)計到 2018年的時候能夠進一步增加到 10G瓦時。

客觀來說，應(yīng)該用一句話來形容“長征路漫漫”，“戰(zhàn)爭”才剛剛開始。

了進入國際市場，沒有辦法，所以我必須給客戶講故事，讓客戶感覺到中國的企業(yè)做出的品質(zhì)也是有保障的。

另外，大家非常關(guān)注硅碳和硅誰更有未來？當(dāng)硅碳、氧化亞硅的成本和信賴都能得到很好解決的時候，我覺得兩個材料都有未來。前幾年我還在想氧化亞硅是不是只是一個過渡？現(xiàn)在通過去年的努力，我覺得應(yīng)該是有很好的未來。另外，關(guān)于高能量密度材料的現(xiàn)狀，應(yīng)該這樣講，通過我們十多年的研究開發(fā)硅系復(fù)合材料， 2015年我們的氧化亞硅用在我們的車上已經(jīng)兩年了，用的非常好。我覺得 2017年，硅系材料商品化在中國也會開始。我們的硅系不管氧化亞硅也好、硅碳也好應(yīng)該是全球全面領(lǐng)先，中國的動力電池企業(yè)不需要為能量密度擔(dān)憂。

硅碳，大家一講硅碳就覺得一是膨脹、二是壽命。當(dāng)我們的硅碳到第三代的時候，循環(huán)壽命和膨脹都已經(jīng)沒有問題了。在這可以非常負責(zé)任地告訴大家，氧化亞硅就是首次效率低，我們第三代的時候已經(jīng)到了 90，不是問題了。

高鎳正極材料，應(yīng)該說日本企業(yè)遙遙領(lǐng)先，韓國是

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成熟的，中國剛剛導(dǎo)入。我覺得在高鎳高能量密度正極材料上，中國的企業(yè)在三年之內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)趕上，三年以后可能會出現(xiàn)趕超。高鎳正極材料 NCA，45度下我們目前的水平可以做到比韓國大批量生產(chǎn)的性能好。更關(guān)鍵一點，前軀體制備也很有特點。我們的目標(biāo)是，在高鎳材料上再花三、五年時間，貝特瑞也能造就一個 NO1。

當(dāng)然在高鎳正極材料上，中國企業(yè)的現(xiàn)狀是多而不強、缺乏創(chuàng)新。我覺得未來幾年要實現(xiàn)后來居上，首先要提升生產(chǎn)線的自動化、數(shù)字化、智能化程度，這一點我相信我們今年的產(chǎn)線建起來應(yīng)該是中國第一條高鎳產(chǎn)線智能化工廠、智慧工廠。我覺得要在技術(shù)上突破，首先要具備個性化、獨特性、差異化，要有大質(zhì)量的概念和大的創(chuàng)新，就是要做顛覆性創(chuàng)新。

大家一直在關(guān)心鋰電池究竟安不安全。其實安全性

不是什么問題。對于負極材料，現(xiàn)在大家解決安全就是

在隔膜表面涂陶瓷，就一層。我們是在所有表面涂陶瓷，

中國科學(xué)院物理研究所研究員 李泓

這樣可以不起火。另外在這方面的包覆技術(shù)，我們應(yīng)該跟陳總有一定的相似之處，我是對正極、負極解決安全性充滿了期待，這些產(chǎn)品將最晚在 2018年開始批量生產(chǎn)。

為了實現(xiàn) 350瓦時 /公斤，大家都知道硅是必然之路。但只硅用現(xiàn)有體系肯定不行，所以我們研究石墨烯復(fù)合導(dǎo)電材料，我們針對硅負極的黏結(jié)劑 2017年實現(xiàn)商品化。針對高鎳正極、硅碳、黏結(jié)劑整個體系的開發(fā)，我提出多元復(fù)合的概念，因為還得考慮低溫、快充。

這是 BTR—E&M工程，這是貝特瑞生態(tài)經(jīng)營圈。我們在做這樣一個工作，希望把我們的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈融入整個上游終端、下游大的生態(tài)圈，就是共享生態(tài)圈，形成利益共同體，這樣形成我們的競爭力。

我們該做哪些事？現(xiàn)在政府已經(jīng)做了該做的事，我們下面就是對國家負責(zé)、對企業(yè)負責(zé)、對消費者負責(zé)，要耐得住寂寞，不要急功近利，抬頭看天的同時也要埋頭拉車。

全固態(tài)金屬鋰電池或具備更多優(yōu)勢

去年我們在報告中提出，我們設(shè)想未來的終極電動汽車有可能是固態(tài)鋰空氣電池，那個時候在這方面的認識還不足，過去幾年通過幾個團隊的努力取得了幾個進展，一個是簡單提一下，我們現(xiàn)在對固態(tài)電池的理解，第二是介紹一下研發(fā)進展。這是最近中日美三國政府提出的動力電池的發(fā)展目標(biāo)，從技術(shù)的指標(biāo)上，核心指標(biāo)是能量密度，越提越高，從 300瓦時每公斤，一直到 500瓦時每公斤，包括美國 DOE還有中國的重點專項，納米材料、基因組都提出了很高的指標(biāo)要求。

怎么樣實現(xiàn)這些超高能量密度的指標(biāo)，同時還要兼顧動力電池使用時的安全性、壽命、成本，這是擺在很多研發(fā)人員面前的問題。

從技術(shù)分析的角度，目前主要的動力電池還是正極材料匹配人造石墨這一類的負極材料，接下來提高能量密度，很可能要把硅負極引入，體積膨脹是很難解決的問題，接下來是把硅負極用金屬鋰替代， 1972年研發(fā)到現(xiàn)在，歷時 50多年，有非常多的挑戰(zhàn)，關(guān)鍵的幾個問題是目前大多數(shù)的研發(fā)還是在有機的溶劑中，在有機溶劑中第一個問題是它不像石墨負極鋰進和出，是非均勻的析出。第二是自發(fā)和電解液發(fā)生反映，體積變化也比較大。逐步導(dǎo)致鋰離子電池 VCR膜也不能穩(wěn)定存在，安全性、自放電等方面還不能滿足需求，非常多的企業(yè)和研發(fā)團隊把希望寄托在全固態(tài)鋰電方面。固態(tài)電池和業(yè)態(tài)電池在微觀上也是三層結(jié)構(gòu)，只是把現(xiàn)在的隔膜電解液替換為固態(tài)電解質(zhì)，這是典型的照片，沒有太本質(zhì)的區(qū)別，核心是有可能負極使用了金屬鋰，在這種情況下，在正極這一側(cè)，原來的液體可以充分浸潤正極顆粒，在正極側(cè)接觸，這是難度非常大的。從大家預(yù)期的優(yōu)點上，如果使用了金屬鋰，現(xiàn)在容易燃燒和爆炸的液態(tài)電解質(zhì)，另外使用壽命等等都會延長，模塊配置等都是大家期望的，在實踐中這些數(shù)據(jù)有待進一步的檢驗，在 2007年的時候，日本的 NEDO在 2008年公布了這樣的路線圖，在他們看來在遠期的 2030年，很多的電池形態(tài)是以全固態(tài)形式出現(xiàn)，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池，這些路線在不斷修改中，但是大體是提高安全性的策略，就是固態(tài)化。

2016年，美國 APER的兩千萬美元的項目，全部支持各類固體電解質(zhì)的開發(fā)，以及固體電解質(zhì)的制造技術(shù)，現(xiàn)在在中國，在過去兩三年的推動下，從事固態(tài)電池開發(fā)的團隊非常多，展示的單位不多，具備能力開發(fā)的小團隊，從南到北非常多的研發(fā)團隊為主，企業(yè)包括寧德時代新能源，蘇州新陶還有珈偉股份等，我不一一介紹了。

目前總體而言，全固態(tài)鋰電池開發(fā)面臨四個挑戰(zhàn)，一個是在電極層面，怎么樣滿足正負極課題和固體電解質(zhì)的離子傳輸，特別是循環(huán)過程中，第二是循環(huán)過程中正負極材料不能像液體那樣保持非常好的接觸。還有金屬鋰電極的體積變化還有鋰固體的變化。

接下來介紹一下， 2013年中科院決定采取納米先導(dǎo)專項。這里提出要做長續(xù)航的動力電池，通過提升能量密度來延長電動汽車的續(xù)駛里程，提出了 300瓦時每公斤的指標(biāo)，跟現(xiàn)在國家的任務(wù)是一致的。在這里包括第三代鋰離子電池技術(shù)，包括現(xiàn)一代度固態(tài)電池，鋰硫和鋰空電池，包括 12家科研單位， 24個 PI，400人，一直在動態(tài)的管理中。

再簡單地說一下整個先導(dǎo)項目取得的進展，在樣品的層面研制了一些高能量密度的鋰離子、鋰空、鋰硫，還打造了高水平的診斷分析平臺，金屬鋰表面引入無機的磷酸鋰做這個事情，提高它的穩(wěn)定性，這是由化學(xué)所的郭博士做的。他們最近開發(fā)了聚醚丙烯酸脂這是一個非常重要的突破。

在材料方面，寧波材料所、上硅所為代表的團隊，已經(jīng)開發(fā)了一系列的氧化物和硫化物的粉體、陶瓷片以及融性膜，已經(jīng)達到了幾十公斤級一個批次的水平，已經(jīng)開始對社會提供樣品和供貨。在這個基礎(chǔ)之上，寧波材料所的一個團隊研發(fā)了氧化物的小容量的全固態(tài)進入鋰電池，火烤的條件下還能工作，但是把它放大還需要進一步的材料的設(shè)計，目前還有一些困難。

作為一個過渡的技術(shù)，現(xiàn)在還有一種把固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)混合在一起的，含有少量的固體電解質(zhì)的，混合固液電解質(zhì)，嚴(yán)格意義上講，只要含有液體就不是全固體的電解質(zhì)，室溫可以滿足，同時在 80度高溫下也能滿足要求，將來實現(xiàn)在 PEC設(shè)計上也能滿足。

也通過了氣研中心的研究報告，這些電池也通過了汽研中心的安全性測試，有一份完整的測試報告，這是其中一個細節(jié)。全固態(tài)鋰硫也進行了開發(fā)，現(xiàn)在的穩(wěn)定性也達到了非常好的水平。

另外聚合物按 PPC/LLZO聚合物無機符合電解質(zhì)體系，這個膜現(xiàn)在大面積應(yīng)用，用這個膜做的產(chǎn)品，目前最新的水平，匹配 811的正極，能量密度達到 300瓦時每公斤，還做了深海，最近做了 8000米和 11000米的艙，體現(xiàn)了獨特的耐壓的優(yōu)勢。上海硅酸鹽所一直在開發(fā)這個材料，從電導(dǎo)來講也達到了世界先進水平，開發(fā)了磷酸鐵錳，目前這個達到了世界先進水平。物理所陳老師在 1976年開始做淡化率，到今年是 40年研究固態(tài)電池，我們在這個過程中陸續(xù)開發(fā)了一些無機材料和聚合物電解質(zhì)以及一些基礎(chǔ)研究。過去四年提出了一種新的方案，就是利用現(xiàn)有的電池的裝備，然后通過原位把液體固態(tài)化的技術(shù)，來實現(xiàn)一種固態(tài)電池的設(shè)計。目前用金屬鋰做負極，也得到了 10安時的單體，這個是與寧德時代新能源合作的一個結(jié)果。

通過這個第三方測試，目前初步研究的結(jié)果能量密度可以做到390瓦時每公斤最高水平，這個可以繼續(xù)發(fā)展，因為正極材料 150安時每克， 60度和 90度之間還可以正常工作，這是我們發(fā)展的方向。應(yīng)化所還開發(fā)了一種防水的固態(tài)鋰空氣電池，放在水里面照樣能工作，將來適合于柔性的固態(tài)鋰空氣電池，這是紙狀折疊的，把它編制在衣服上，能夠進行工作和發(fā)電，最近剛發(fā)表在先進材料上面，這是在這方面的一些研究進展。

總體來說，我們長遠考慮，從提高安全性追求全固態(tài)金屬鋰，逐漸增加固體電解質(zhì)，和負極中的鋰含量，這是新的體系。目前科學(xué)院正在這方面做進一步的開發(fā)，從少量液體一直到全固態(tài)陸續(xù)研究這個事情，主要是想兼顧全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點和液態(tài)鋰電池的優(yōu)點，希望能夠取長補短，逐步改善現(xiàn)有電池的技術(shù)。

我們初步的預(yù)期，除了 PU已經(jīng)在美國商業(yè)化以外，其它的電池最早在 2020年實現(xiàn)小批量的量產(chǎn)，以后隨著技術(shù)的進步，逐漸進入這個市場，當(dāng)然首先滿足其它領(lǐng)域的應(yīng)用，其它指標(biāo)達標(biāo)以后，進入動力電池的領(lǐng)域，那會更晚一些。

全固態(tài)電池 2020年到 2025年首批進入這個市場，這是預(yù)期。在這個過程中，有很多的基礎(chǔ)科研問題和科研技術(shù)仍然要突破，現(xiàn)在只是展示了一個希望，從綜合指標(biāo)上看，還遠遠不能滿足動力電池的技術(shù)，我們希望一步步往前走，逐步改善現(xiàn)有鋰電池兼顧能量密度和安全性方面的挑戰(zhàn)。

AUTO TIME 25

中國工程院院士 顧大釗

氫能促進能源產(chǎn)業(yè)革命 推動燃料電池商用化

我們知道，能源發(fā)展的方向是清潔低碳，而且氫能可以說是最低碳的清潔能源，因此說氫能將促進產(chǎn)業(yè)革命。我們認為氫能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化最少在三個方面要取得突破：一是低成本大規(guī)模的制氫技術(shù)。二是氫能基礎(chǔ)設(shè)施。三是燃料電池技術(shù)。

神華為什么要介入氫能產(chǎn)業(yè)嗎？大家知道，神華是世界最大的以煤炭為基礎(chǔ)的綜合能源企業(yè)，現(xiàn)在神華提出要建成世界一流的清潔能源企業(yè)，不僅要提供世界一流的清潔能源產(chǎn)品，還要提供世界一流的清潔能源技術(shù)，因此氫能產(chǎn)業(yè)和神華總體戰(zhàn)略的契合度非常高。

神華在氫能產(chǎn)業(yè)方面有一定的優(yōu)勢，首先，我們有裝機 800萬千瓦的風(fēng)電光伏等可再生能源，這為可再生能源的制氫創(chuàng)造了條件。更重要的是，神華是世界最大的煤化工產(chǎn)業(yè)。神華現(xiàn)有的煤氣化設(shè)施，如果全部用來制氫，每年可生產(chǎn)氫氣 400萬噸，可以提供 4千萬輛燃料電池乘用車供氫。但是有人可能會說，煤制氫會產(chǎn)生大量的二氧化碳，為了解決這個問題，神華在鄂爾多斯已經(jīng)成功的進行了 30萬噸二氧化碳的 CCS（二氧化碳的捕捉和封存），技術(shù)上沒有問題，現(xiàn)在每噸二氧化碳的捕捉和封存的成本大概在 250元。

關(guān)于氫能制氫的完全成本的對比，我們只選了兩個，一個是煤制氫，再一個，現(xiàn)在用棄風(fēng)的電來制氫，就是說用電解水最便宜的方式和煤制氫進行比較。研究表明，煤制氫綜合成本在 12元左右，這里面每公斤氫氣生產(chǎn)成本 8元多，每公斤氫氣的生產(chǎn)會排放出 16公斤的二氧化碳，要捕捉和封存這些二氧化碳大概要 12元，這樣算起來大概 12—13，一公斤氫，這是完全成本，包括了 CCS。對棄風(fēng)制氫，大概完全成本是 13—23元，也就是 18元左右。所以說煤制氫的成本優(yōu)勢是相當(dāng)明顯的。

為了推進氫能產(chǎn)業(yè)，神華首先在神華系統(tǒng)內(nèi)對工程用車、運輸用車等車輛采用燃料電池技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化。神華在氫能方面有戰(zhàn)略定位，剛才說了，神華總體的目標(biāo)是要建成世界一流的清潔能源企業(yè)，氫能在這其中將扮演著重要的角色，最起碼是在三個方面：一是氫能將成為神華耦合傳統(tǒng)化石能源與可再生能源的核心。二是氫能有助于實現(xiàn)化石能源清潔化與清潔能源規(guī)模化的宏偉愿景。三是氫能及燃料電池技術(shù)是神華打造世界一流清潔能源企業(yè)的重要戰(zhàn)略舉措。

具體來說，為了實現(xiàn)世界一流清潔能源企業(yè)的目標(biāo)，我們將充分發(fā)揮低成本制氫的優(yōu)勢，參與產(chǎn)業(yè)投資和技術(shù)研發(fā)，產(chǎn)業(yè)投資包括氫能的制備、氫能儲存和運輸，加氫、供氫設(shè)施。技術(shù)研發(fā)，包括制氫技術(shù)、儲運氫技術(shù)、燃料電池技術(shù)。神華氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要路徑是重視下游，下游就是燃料電池技術(shù)，用以帶動上游，上游是供氫和制氫技術(shù)，所以要用燃料電池技術(shù)來促進氫的消耗，這樣為神華發(fā)揮低成本制氫的優(yōu)勢創(chuàng)造條件。

神華在氫能產(chǎn)業(yè)方面取得一些進展。首先，積極參與國家氫能產(chǎn)業(yè)路線的制定，去年我們參與了“節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖”、“中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍皮書”等制定工作，今年我們正在參與“關(guān)于加快促進氫能燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見”。產(chǎn)業(yè)化方面，神華與美國的空氣產(chǎn)品公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同推進中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。我們在張家口開展了可再生能源制氫及氫能應(yīng)用的示范項目，還有一些產(chǎn)業(yè)化的項目。對于研發(fā)，我們正在承擔(dān)北京市科委、北京未來科技城氫能聯(lián)合項目，神華自身也立項了一系列的研究課題，我們還和丹麥進行國際合作。

總的來說，神華氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的愿景就是以我們自己的優(yōu)勢專注于低成本氫能源的開發(fā)，同時，參與加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，攜手各方共同推動燃料電池的商用化與氫能的產(chǎn)業(yè)化，通過開放合作，與政府間的合作，與國內(nèi)企業(yè)間的合作，與科研機構(gòu)的合作，與國外企業(yè)間的合作，我們想把氫能產(chǎn)業(yè)打造成支撐神華建成世界一流清潔能源企業(yè)的重要板塊，同時，也想促進甚至引領(lǐng)我們國內(nèi)乃至國際氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。