新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來機(jī)遇期 鋰離子電池未來更精彩

孫曉霞

10月9日，美國(guó)得州大學(xué)奧斯汀分校John B Goodenough教授、紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校M.stanley Whittlingham教授和日本化學(xué)家Akira Yoshino，3位杰出的科學(xué)家憑借在鋰離子電池領(lǐng)域面作出的卓越獻(xiàn)而獲得2019年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在諾獎(jiǎng)花落鋰電的熱潮中，10月10-11日，2019第十四屆動(dòng)力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際論壇（以下簡(jiǎn)稱“論壇”）在福建寧德順利舉行。論壇由中國(guó)科學(xué)院物理研究所、有研科技集團(tuán)有限公司主辦，北京新材料發(fā)展中心、《新材料產(chǎn)業(yè)》雜志社、寧德時(shí)代新能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“寧德時(shí)代”）承辦，論壇旨在搭建鋰電池行業(yè)交流合作的平臺(tái)。

多方合力 共促鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展

論壇開幕式由北京理工大學(xué)教授、中國(guó)工程院院士吳鋒主持。中共寧德市委書記郭錫文，中國(guó)科學(xué)院物理研究所（以下簡(jiǎn)稱“中科院物理所”）黨委書記、副所長(zhǎng)文亞，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群分別在開幕式上致辭。

吳鋒院士在開幕式上表示，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展目前已經(jīng)取得了斐然的成績(jī)，中國(guó)10大領(lǐng)先領(lǐng)域排名第2位的就是鋰電池，目前我國(guó)具有完整的電池產(chǎn)業(yè)鏈，包括寧德時(shí)代新能源多家電池企業(yè)成功躋身國(guó)際一流。為進(jìn)一步探討我國(guó)電池行業(yè)未來發(fā)展之路，此次論壇以動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)為主題，圍繞行業(yè)普遍關(guān)心的固態(tài)電池、新型電解質(zhì)等問題展開深入研討。他說，相信此次論壇通過廣泛交流一定可以凝聚共識(shí)，為政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)開拓思路，共同推動(dòng)鋰電產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

郭錫文指出，寧德緊抓經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的主線，尤其是通過鋰電新能源、新能源汽車、不銹鋼新材料和銅材料4大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的迅速壯大，逐步成為全國(guó)乃至全球知名的產(chǎn)業(yè)地標(biāo)。其中，鋰電新能源產(chǎn)業(yè)依托寧德時(shí)代、寧德新能源科技有限公司2家龍頭企業(yè)，引進(jìn)了37家配套企業(yè)，涵蓋正負(fù)極材料等核心部件，寧德成為了消費(fèi)類電池和動(dòng)力電池的生產(chǎn)基地。當(dāng)前，寧德形成了4大產(chǎn)業(yè)集群全部布局、全面融合、全面發(fā)力的新格局。未來幾年，寧德有望成為中國(guó)東南沿海最具競(jìng)爭(zhēng)力的新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地。

文亞在致辭中講道，在3位科學(xué)家因改變世界的鋰離子電池而摘得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)之際，鋰離子電池業(yè)界人士歡聚一堂，共同響應(yīng)并積極落實(shí)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，共商鋰離子電池發(fā)展的未來。文亞介紹，中科院物理所在幾十年的發(fā)展過程中，不僅對(duì)基礎(chǔ)研究作了很多的工作，而且在應(yīng)用方面也作了大量的工作。特別是鋰離子電池的研究方面，陳立泉院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自1976年開展有關(guān)基礎(chǔ)研究工作，他幾十年來先后負(fù)責(zé)參與了國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃和科學(xué)院A類先導(dǎo)重大研究任務(wù)，在鋰離子電池先后獲得了隔膜材料、固態(tài)鋰離子電池等多項(xiàng)原創(chuàng)性成果，在國(guó)內(nèi)外取得了重要的影響。文亞指出，2019年正好是物理所與ATL合作20周年，未來雙方將在動(dòng)力電池系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域持續(xù)深入開展合作，推動(dòng)聯(lián)合人才的培養(yǎng)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，力爭(zhēng)產(chǎn)出一批一流的成果。文亞說，中科院物理所將繼續(xù)瞄準(zhǔn)世界科技前沿和國(guó)家戰(zhàn)略需求，實(shí)現(xiàn)前瞻性研究，進(jìn)一步推動(dòng)原創(chuàng)成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，支撐創(chuàng)新戰(zhàn)略的發(fā)展實(shí)施，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的更大發(fā)展，為中國(guó)躋身創(chuàng)新國(guó)家的行列作出更大的貢獻(xiàn)。

曾毓群在致辭中認(rèn)為，當(dāng)下全球汽車產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)迎來了百年未有的機(jī)遇。中國(guó)在新能源汽車方面取得了舉世矚目的成績(jī)，從單輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向了雙輪驅(qū)動(dòng)，成本明顯下降，基于鋰離子電池的儲(chǔ)能設(shè)施初步具備了商業(yè)推廣條件，由此可以預(yù)見可再生能源、先進(jìn)儲(chǔ)能、5G通訊等先進(jìn)技術(shù)的融合，將引領(lǐng)下一步能源和交通革命，而鋰離子電池將成為能源互聯(lián)網(wǎng)和交通互聯(lián)網(wǎng)變革交互的基點(diǎn)。面對(duì)新形勢(shì)新機(jī)遇必須借助科學(xué)力量，才能最大限度發(fā)揮動(dòng)力電池在這場(chǎng)革命中的基礎(chǔ)作用。近年來寧德時(shí)代持續(xù)加大研發(fā)投入，近3年研發(fā)投入約50億元，目前已經(jīng)研發(fā)成功15min快充、超強(qiáng)壽命、C2P、高集成動(dòng)力電池平臺(tái)等先進(jìn)技術(shù)。他表示，寧德時(shí)代堅(jiān)持開放和創(chuàng)新，希望和專家學(xué)者攜手攻關(guān)一批關(guān)鍵技術(shù)，共同推動(dòng)鋰離子電池全產(chǎn)業(yè)鏈資源貫通，助力汽車電動(dòng)化進(jìn)程，為人類新能源事業(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

大咖交流 探討技術(shù)與產(chǎn)業(yè)難題

論壇以清華大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽明高的高質(zhì)量報(bào)告拉開交流的序幕。歐陽明高作了題為《新能源汽車與新能源革命——清華團(tuán)隊(duì)的探索和實(shí)踐》的報(bào)告，介紹了團(tuán)隊(duì)在混合動(dòng)力汽車、燃料電池和氫動(dòng)力、純電動(dòng)和動(dòng)力電池方面作出的探索，如對(duì)動(dòng)力電池的安全性進(jìn)行了“三位一體”的研究，包括安全性、耐久性、動(dòng)力性。歐陽明高認(rèn)為，未來新能源汽車會(huì)從目前初級(jí)階段經(jīng)過新能源智能化雙向并行發(fā)展，進(jìn)入新能源智能化電動(dòng)汽車新時(shí)代，2025年是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，而2035年則是進(jìn)入成熟階段的重要節(jié)點(diǎn)。他表示，經(jīng)過2001年以來近20年的積累，我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化正在引領(lǐng)全球，可再生能源建立中國(guó)優(yōu)勢(shì)、人工智能走在世界前列。他說，預(yù)計(jì)2020到2035將是動(dòng)力電動(dòng)化、能源低碳化和系統(tǒng)智能化協(xié)同發(fā)展，汽車物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、信息互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合，創(chuàng)造新能源汽車與新能源革命中國(guó)奇跡的新時(shí)代。

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士成會(huì)明就《碳納米管和石墨烯在鋰電池中的作用》這一報(bào)告與大家進(jìn)行了交流。他介紹說，碳納米管和石墨烯可以改善鋰離子電池的性能，從而擴(kuò)展其應(yīng)用，具體來說體現(xiàn)在4個(gè)方面：一是調(diào)控活性溶質(zhì)，針對(duì)不同的電池如鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空電池等，調(diào)控的方式也不近一樣；二是為電池提供強(qiáng)有力的質(zhì)子傳輸和電子傳輸?shù)穆窂?；三是納米碳在最近比較活躍鋰金屬領(lǐng)域有很重要的作用；四是碳納米管和石墨烯功能活性非常好，因此在構(gòu)建柔性電池或者未來的可穿戴電子里可能會(huì)發(fā)揮比較重要的作用。同時(shí)，成會(huì)明表示，實(shí)際上目前除了石墨烯導(dǎo)電添加劑得到實(shí)際應(yīng)用以外，其他幾方面都還沒有得到實(shí)際應(yīng)用，所以石墨烯的實(shí)際應(yīng)用還面臨著很多挑戰(zhàn)，包括可靠的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)與性能的精確控制、比較好的工藝加工性的調(diào)控。

寧德時(shí)代副董事長(zhǎng)、首席戰(zhàn)略官黃世霖分享了《迎接動(dòng)力及儲(chǔ)能電池市場(chǎng)化推廣的挑戰(zhàn)》的報(bào)告，介紹了動(dòng)力電池發(fā)展的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)、現(xiàn)有動(dòng)力電池發(fā)展?fàn)顟B(tài)、技術(shù)及方案優(yōu)勢(shì)、打造良好的電動(dòng)車使用環(huán)境等內(nèi)容。黃世霖認(rèn)為，當(dāng)前電動(dòng)汽車市場(chǎng)化發(fā)展有瓶頸，主要瓶頸表現(xiàn)在3方面：一是購置成本高，前幾年電動(dòng)汽車的銷售會(huì)導(dǎo)致過度依賴補(bǔ)貼政策和政策扶持，隨著補(bǔ)貼政策的退出，成本壓力問題開始凸顯；二是電動(dòng)汽車在使用過程中，便利性顯得比較差，主要體現(xiàn)在充電時(shí)間很長(zhǎng)，以及充電的站點(diǎn)比較少，這樣就帶來里程焦慮、充電不方便等問題，使得電動(dòng)車的用戶體驗(yàn)比較差；三是電動(dòng)汽車的安全可靠性有待提高。黃世霖表示，動(dòng)力電池的發(fā)展需要對(duì)進(jìn)行一系列技術(shù)攻關(guān)，首先是逐漸推出快充技術(shù)，提升電動(dòng)汽車的便利性，如10～15min充滿，這是一個(gè)有待突破的技術(shù)挑戰(zhàn)；其次是提高動(dòng)力電池的高能量密度，希望可以打破300Wh/ kg；第三，延長(zhǎng)動(dòng)力電池的循環(huán)壽命，如實(shí)現(xiàn)15 000次以上；第四，提升動(dòng)力電池的可靠性、耐受性，實(shí)現(xiàn)可在-30～60℃使用；最后，要降低動(dòng)力電池的成本，這也是非常關(guān)鍵的動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步。

此外，鋰電領(lǐng)域的眾多學(xué)者專家進(jìn)行了技術(shù)進(jìn)展分享與產(chǎn)業(yè)推進(jìn)交流。清華大學(xué)教授慈松作了題為《5G時(shí)代電池系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)》的報(bào)告，探討了能源革命形勢(shì)下信息通信產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的交叉融合方法，實(shí)現(xiàn)5G彈性負(fù)荷調(diào)度和海量閑散能源資產(chǎn)與電網(wǎng)緊密互動(dòng)的新型聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行方法和商業(yè)模式。清華大學(xué)教授張強(qiáng)分享了《金屬鋰負(fù)極中鋰枝晶和液固界面膜》的報(bào)告，介紹了通過引入納米骨架，為穩(wěn)定循環(huán)提供契機(jī)從而實(shí)現(xiàn)控制界面的化學(xué)反應(yīng)。南開大學(xué)教授高學(xué)平作了題為《鋰硫電池用硫電極體積比容量的提升策略》的報(bào)告，介紹了采用重基質(zhì)氧化物材料，來保證硫的活性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)較高利用率，這是實(shí)現(xiàn)硫電池的重量能量密度和體積能量密度同步提升的策略。北京當(dāng)升材料科技股份有限公司的宋順林分享了報(bào)告《后補(bǔ)貼時(shí)代三元材料的進(jìn)階之路》，介紹了目前主流動(dòng)力電池正極材料中以高能量密度為突出優(yōu)勢(shì)的三元材料，并對(duì)未來三元材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

解決之道 新體系和新材料

在最后的論壇總結(jié)環(huán)節(jié)，論壇學(xué)術(shù)委員會(huì)主席、中國(guó)工程院院士陳立泉對(duì)論壇進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。陳立泉從戰(zhàn)略的高度，分析了“電動(dòng)中國(guó)”與“能源安全”的關(guān)系。

陳立泉介紹，我國(guó)的礦物能源很長(zhǎng)一段時(shí)間都處于富煤、少氣、缺油的狀態(tài)，而據(jù)中國(guó)工程院的咨詢報(bào)告顯示，從現(xiàn)在到2050年我國(guó)自產(chǎn)石油約1.8億t/a。在石油缺乏的現(xiàn)狀下，還需要做到石油對(duì)外依存度不能大于50%，所以只能發(fā)展電動(dòng)交通。陳立泉表示，“電動(dòng)中國(guó)”包括電動(dòng)汽車、電動(dòng)船舶以及電動(dòng)飛機(jī)。2014年，馬斯克曾經(jīng)預(yù)計(jì)，當(dāng)電池的能量密度提升到400Wh/kg時(shí)，電池就能擊敗燃油，進(jìn)而使得電動(dòng)飛機(jī)就成為可能，實(shí)現(xiàn)洲際飛行。如今，電池的能量密度剛剛超過300Wh/kg，馬斯克表示5年內(nèi)電動(dòng)飛機(jī)就可誕生。可見，發(fā)展電動(dòng)飛機(jī)指日可待。陳立泉分析，在初始階段，全電動(dòng)飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)將限于短距離，如1 111km的范圍；而使用具有800Wh/kg比能量的電池的全電動(dòng)飛機(jī)則是可行的，隨著電池組比能量和飛行距離的增加，各個(gè)大陸航空網(wǎng)絡(luò)將開始整合。

陳立泉認(rèn)為，為了解決能源安全問題，必須使得現(xiàn)在的電動(dòng)汽車成為能源互聯(lián)網(wǎng)的一部分，真正形成能源互聯(lián)網(wǎng)。目前，我國(guó)“棄水、棄風(fēng)、棄光”的發(fā)電量近1 100億kWh，電動(dòng)汽車加入能源互聯(lián)網(wǎng)，既可以消耗從太陽能、風(fēng)能、核電獲得的低谷電，也可以給電網(wǎng)補(bǔ)充電，或者是把低谷電存起來賣給電網(wǎng)?？梢?，“電動(dòng)中國(guó)”的關(guān)鍵是動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池和新能源形成能源互聯(lián)網(wǎng)，而解決方案則是通過新體系和新材料得以實(shí)現(xiàn)。

陳立泉說道，鋰電池改變了人類的生活各個(gè)方面，3為鋰電池科學(xué)家榮膺諾貝爾獎(jiǎng)當(dāng)之無愧。未來，鋰電池必將在交通電氣化、能源低碳化和設(shè)備的智能化方面，擔(dān)當(dāng)起十分關(guān)鍵的作用。

（經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告實(shí)況整理，未經(jīng)報(bào)告嘉賓審定）