鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:677次 | 2021年09月13日
先進(jìn)電池材料夢想變成現(xiàn)實(shí):技術(shù)突破先行
在尋找替代能源的過程中,儲能技術(shù)發(fā)展的每一步都牽動著世界各國的神經(jīng),作為儲能技術(shù)的代表,先進(jìn)電池技術(shù)相繼被各個(gè)國家納入發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。今年年初我國明確提出:到2015年先進(jìn)儲能材料、光伏材料產(chǎn)業(yè)化要取得突破,基本滿足新能源汽車、太陽能高效利用等需求。作為國家《新材料產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》中明確提出的重點(diǎn)工程之一、新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)先進(jìn)電池材料要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)必須從尋求技術(shù)突破入手。國家支持夯實(shí)基礎(chǔ)
我國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰表示,從863計(jì)劃立項(xiàng)以來的20年中,國家對電池材料進(jìn)行了較為長期的支持。從十五開始,改性錳酸鋰、磷酸鐵鋰在國家的支持下相繼產(chǎn)業(yè)化,這也使我國電動汽車用鋰離子電池在安全性方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。國家863計(jì)劃電動汽車重大專項(xiàng)的執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)了我國車用鋰離子電池的從無到有。
目前磷酸鐵鋰正極材料雖然還存在批次性能不易穩(wěn)定的問題,但是現(xiàn)在發(fā)展卻是最快的。黃學(xué)杰認(rèn)為,從正常的角度來說,一個(gè)新材料從實(shí)驗(yàn)室走向市場要10年以上的時(shí)間,即使進(jìn)入生產(chǎn)階段的產(chǎn)品也要3~5年的時(shí)間才能走向穩(wěn)定。從性能指標(biāo)來看,無論是壽命、比能量還是安全性方面,磷酸鐵鋰離子電池已經(jīng)全面超過了純錳酸鋰離子電池,因此他看好磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)展。
同時(shí)國內(nèi)氧化物正極材料的進(jìn)步也很快,三氧化二鋁包覆尖晶石錳酸鋰材料進(jìn)行改性,熱處理后形成表面梯度滲鋁層,電池材料可逆容量達(dá)到107毫安時(shí)/克,55C循環(huán)200次容量保持率大于90%,可滿足生產(chǎn)混合電池用高功率鋰離子電池的需求。此外,錳酸鋰改進(jìn)工藝技術(shù)還在不斷進(jìn)步中,三元層狀材料已經(jīng)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,可逆容量達(dá)到165毫安時(shí)/克,更高容量的低鈷富鋰錳基正極材料也開始進(jìn)入試驗(yàn)生產(chǎn)和應(yīng)用階段。
目標(biāo)實(shí)現(xiàn)尚存變數(shù)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是能否真正達(dá)到《新材料產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》中提到的目標(biāo),一方面是看技術(shù)水平能否實(shí)現(xiàn),另一方面還要看市場是否能夠接受。黃學(xué)杰表示,目前電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政府的強(qiáng)力支持,即使到2015年動力鋰離子電池達(dá)到150瓦時(shí)/千克的比能量以及2元/瓦時(shí)以下的成本,電動汽車進(jìn)入市場還要在政府適當(dāng)補(bǔ)貼的情況下才能持續(xù)下去。假如到了2020年的電池的比能量再提升一倍,成本再下降50%,政府不供應(yīng)補(bǔ)貼,電動汽車也可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,但這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。
上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授楊軍也告訴記者,假如按照正極材料全部為磷酸鐵鋰估算,新增4.5萬噸/年的產(chǎn)量可以新增約70萬輛純電動汽車(或約700萬輛HEV),但這畢竟是規(guī)劃,實(shí)際情況要看國際原油價(jià)格的走勢、政策推動和電池材料的降價(jià)空間。他還特別指出,先進(jìn)電池材料專項(xiàng)中提出的開展大容量鈉硫城網(wǎng)大儲能電池研究,包括了單體電池、電池模塊和大容量城網(wǎng)電池儲能系統(tǒng)三個(gè)方面,這將有助于解決電力供應(yīng)安全、城市電力的削峰填谷、提高電力利用效率以及建造分散電源中心存在的關(guān)鍵問題。但同時(shí)也必須認(rèn)識到,大容量鈉硫城網(wǎng)大儲能電池的研發(fā)是一塊硬骨頭,執(zhí)行起來難度很大。
構(gòu)建平臺攜手發(fā)展
針對《規(guī)劃》提出的先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程的重要內(nèi)容,黃學(xué)杰指出,先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程不僅對關(guān)鍵材料及電池的制造、裝備等系統(tǒng)技術(shù)提出了升級要求,還包括了電池回收等支撐技術(shù)方面的內(nèi)容,因此執(zhí)行這一專項(xiàng)工程的目標(biāo)不僅僅是完善電池材料的供應(yīng)鏈,還要構(gòu)建產(chǎn)業(yè)供需技術(shù)平臺。目前迫切要解決的問題是能不能找到這樣一個(gè)合適的平臺,使各個(gè)公司和科研單位之間消除相互的技術(shù)封鎖和研發(fā)的低水平重復(fù),攜起手來共同發(fā)展。假如能夠解決好這個(gè)問題,我國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度應(yīng)該可以更快一些。
他指出,我們還要特別重視建立國家動力和儲能電池材料的創(chuàng)新研究平臺,穩(wěn)定地支持基礎(chǔ)研究,同時(shí)建立較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能評價(jià)體系。鋰離子電池的材料體系非常豐富,包括正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰,負(fù)極也有碳材料鈦酸鋰,硅基復(fù)合材料等,甚至一些有機(jī)和生物材料也可作為電極材料,所以適應(yīng)能力很強(qiáng),小到比手機(jī)更小的電子設(shè)備的應(yīng)用,大到幾百噸的電池甚至是將來幾千噸的電池裝在一起的儲能電站。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
他堅(jiān)信,隨著國家支持力度的加大、資金投入的新增以及研發(fā)相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累,先進(jìn)電池材料專項(xiàng)工程的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。