歐陽明高院士：固態(tài)電池研發(fā)攻關(guān)要堅(jiān)持“三步走”戰(zhàn)略

　　8月29日至9月1日，第二十屆中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國(guó)際論壇在天津?yàn)I海新區(qū)舉辦。在8月31日舉行的開幕大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高發(fā)表了題為“中國(guó)動(dòng)力電池發(fā)展歷程、技術(shù)進(jìn)展與前景展望”的主旨演講。

　　“這么多年來新能源汽車為什么會(huì)爆發(fā)式增長(zhǎng)？主要取決于鋰離子電池的技術(shù)突破。”歐陽明高表示，動(dòng)力電池2000—2030年是一個(gè)完整的技術(shù)周期，第一個(gè)十年，動(dòng)力化開始落地，主要遇到的問題是安全，安全問題直到今天還沒有徹底解決。第二個(gè)十年人工智能革命和智能電池，就是電池的全生命周期智能化，降本提效。2020年開始進(jìn)入第三個(gè)十年，到2030年重點(diǎn)就是材料體系創(chuàng)新，就是固態(tài)電池。

　　與很有網(wǎng)友希望的一蹴而就，一步到位的想法不同，歐陽明高院士認(rèn)為固態(tài)電池的研發(fā)要遵從“三步走”戰(zhàn)略。第一步重點(diǎn)攻關(guān)固態(tài)電解質(zhì)；第二步重點(diǎn)攻關(guān)高容量復(fù)合負(fù)極；第三步重點(diǎn)攻關(guān)高容量復(fù)合正極。

　　針對(duì)固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)攻關(guān)，歐陽明高院士提出了具體的目標(biāo)。他說2025年要以200Wh/kg和400Wh/L為目標(biāo)，打通全固態(tài)電池技術(shù)鏈，三元和石墨正負(fù)極基本不變，確立主體電解質(zhì)；到了2030年，要以300Wh/kg和600Wh/L為目標(biāo)，特種商用車應(yīng)用為主要場(chǎng)景，三元和硅碳正負(fù)極，優(yōu)化固態(tài)電解質(zhì)體系（主體電解質(zhì)+補(bǔ)充電解質(zhì)），實(shí)現(xiàn)在電池層面大于4C的倍率性能和5000的循環(huán)壽命。

　　當(dāng)前，固態(tài)電解質(zhì)的主流方向還是硫化物固體電解質(zhì)，硫化物電解質(zhì)本身的問題大部分解決，包括工藝、安全。歐陽明高院士強(qiáng)調(diào)，這不是說固態(tài)電解質(zhì)電池就安全了，不是所有的固態(tài)電解質(zhì)都安全，重點(diǎn)在研究固－固反應(yīng)，這種反應(yīng)可以比氣－固反應(yīng)的安全性能提升一倍。基于此，三元電池安全性提升到磷酸鐵鋰電池這個(gè)完全可以做到的。

　　對(duì)于復(fù)合負(fù)極的研發(fā)攻關(guān)，歐陽明高院士認(rèn)為，2030年以400Wh/kg和800Wh/L為目標(biāo)，高性能乘用車應(yīng)用為主要場(chǎng)景，進(jìn)一步發(fā)展高比容量高硅基負(fù)極，實(shí)現(xiàn)在電池層面大于3C的倍率性能和1500的循環(huán)壽命；2035年以500Wh/kg和1000Wh/L為目標(biāo)，進(jìn)一步發(fā)展高比容量鋰金屬負(fù)極（鋰金屬載體或功能層）。

　　現(xiàn)在整個(gè)電池行業(yè)最核心的技術(shù)變革就是硅碳負(fù)極，整個(gè)鋰離子電池行業(yè)、手機(jī)行業(yè)都采用了。但是硅負(fù)極膨脹太厲害了。為了解決這個(gè)問題，歐陽明高院士團(tuán)隊(duì)提出了一步法制備硅碳負(fù)極技術(shù)。歐陽明高院士稱，該技術(shù)具有低成本、低能耗和低碳化等優(yōu)點(diǎn)，硅碳負(fù)極材料可達(dá)到高比容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命和高首次庫(kù)倫效率的目標(biāo)。

　　目前，硅基負(fù)極在國(guó)內(nèi)有兩條技術(shù)路線，大部分技術(shù)路線都是由美國(guó)主導(dǎo)的硅烷氣，在多孔炭上化學(xué)器上成集，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多在學(xué)這個(gè)路線。歐陽明高院士團(tuán)隊(duì)采走的是另外一個(gè)技術(shù)路線，采用高鋰離子導(dǎo)率、低電子導(dǎo)率的材料作為界面修飾材料，提高硅碳負(fù)極材料和硫化物電解質(zhì)的界面穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)硅碳負(fù)極材料優(yōu)異的循環(huán)性能。該技術(shù)路線不僅穩(wěn)定性更好，容量相當(dāng)，同時(shí)成本大幅下降。

　　“三步走”戰(zhàn)略的最后一步是復(fù)合正極。歐陽明高院士表示，2035年要以500Wh/kg和1000Wh/L為目標(biāo)，進(jìn)一步發(fā)展高電壓高比容量富鋰正極；2040年以700Wh/kg為目標(biāo)，發(fā)展鋰硫和鋰空氣電池。

　　“正極現(xiàn)在聽說有700瓦時(shí)以上的電池，我認(rèn)為至少汽車是不能使用的，現(xiàn)在還不可能，說能的都是在打廣告。”歐陽明高院士稱，我們最后的正極可能是往鋰-硫電池、鋰-空氣電池這樣的方向去提升，用在轎車上每公斤700瓦時(shí)。不過他認(rèn)為，如果大規(guī)模生產(chǎn)的話，至少還需要十年的努力。

　　歐陽明高院士判斷，鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)變革進(jìn)程會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)，但是對(duì)于中國(guó)來講，高比能全固態(tài)電池與低成本、長(zhǎng)壽命鋰離子電池對(duì)中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)同等重要，要雙輪驅(qū)動(dòng)。