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報告人：朱星寶 合肥國軒高科首席科學家
以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄：
尊敬的各位領(lǐng)導、各位專家、各位企業(yè)同行大家好，我是從2006年開始做固態(tài)電池，對固態(tài)電池有一些自己的認識和感覺，所以今天趁著這個機會，利用15分鐘時間跟大家分享一下。
一、鋰電發(fā)展技術(shù)路線
如圖講的是兩條路線，一條是高能量路線，一條是低價位路線。從我的角度來講，感覺未來這兩條路線一定是越來越分裂的。當下一直在追求高能量密度是不是很有必要？我來到合肥國軒之前是在國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心，我們在內(nèi)部動力電池是一個部分，還有智能網(wǎng)聯(lián)，對于整個新能源汽車各種技術(shù)，我們做過一件事情，未來新能源汽車究竟肩負什么樣的任務？今天的新能源汽車跟燃油車相比，好像性能上沒有太多創(chuàng)新，未來可能新能源汽車要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、車路協(xié)同技術(shù)，當這些技術(shù)都引進來之后，會發(fā)現(xiàn)整個新能源汽車對電量的需求要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上提升57%。這是我們內(nèi)部測算的結(jié)果。就意味著當下感覺到電池好像已經(jīng)可以跑得很遠了，但實際上如果真的要實現(xiàn)新能源汽車智能網(wǎng)聯(lián)這些功能之后，就發(fā)現(xiàn)電池可能也就跑200公里。我認為未來對于新能源汽車電池高能量密度的追求還是存在的，所以高能量密度這一條路線還是有的。
目前高能量密度已經(jīng)到了280-360Wh/kg的階段，再往后走可能就是400和500，很多專家講我們往后走，400、500承載的可能就是固態(tài)半固態(tài)，實際上固態(tài)半固態(tài)跟高能量密度根本不相連，兩者之間沒有必然關(guān)系。固態(tài)和半固態(tài)指的就是電解質(zhì)的固態(tài)化，它給人的感覺好像很高檔，但是它解決的是安全問題，它是讓我們的電池更安全，這是它的歷史使命。如果再附加一個歷史使命，我感覺它應該是要進一步承接下一步鋰金屬的應用。在液態(tài)里，鋰金屬的枝晶問題、粉化問題等，從量子力學計算角度是不成立的，這個界面是不可行的，對于鋰金屬跟固態(tài)界面是有實現(xiàn)可能性的，這是固態(tài)電池未來要肩負的歷史使命。
固態(tài)電池為什么就是高能量密度呢？大家一直感覺固態(tài)電池很遙遠，固態(tài)電池什么時候能夠量產(chǎn)，什么時候要做？實際上現(xiàn)在半固態(tài)電池已經(jīng)量產(chǎn)了，國軒360Wh/kg的半固態(tài)電池去年已經(jīng)量產(chǎn)了，并且我們現(xiàn)在400Wh/kg半固態(tài)電池已經(jīng)出到B樣了。所以半固態(tài)電池技術(shù)目前已經(jīng)是很普及了，再細化，還有很多技術(shù)已經(jīng)在電池里大量應用了。
半固態(tài)和固態(tài)為什么跟高能量密度結(jié)合呢？因為如果把固態(tài)和半固態(tài)應用到當下體系，比如280和360Wh/kg，會發(fā)現(xiàn)能量密度是降低的，可能就變成了200-300Wh/kg，是降的。我們也做出來半固態(tài)電池，發(fā)現(xiàn)很尷尬，價格高了，能量密度低了，它的應用場景在哪兒。所以半固態(tài)電池要做更高能量密度，意味著正負極材料要用一些更激進的材料，當下固態(tài)和半固態(tài)電池面臨的困境，你說它是固態(tài)電解質(zhì)和界面的問題嗎？實際上不是。固態(tài)和半固態(tài)電池當下之所以這么難開發(fā)，是因為它要應用那些當下還不成熟的正負極材料。正極材料和負極材料，比如9系的高鎳、富鋰錳基、鋰金屬、高硅都不成熟，本身不是固態(tài)半固態(tài)的問題，本身應該是高能量密度電池的問題。現(xiàn)在液態(tài)電池里這些問題也沒有解決掉，只是都把它放到固態(tài)半固態(tài)里而已。
高性價比的概念。實際上這個概念未來應該越來越嚴重，去年碳酸鋰價格在攀升，電池要求降本，但是去年電池賣得還是不錯的，今年明顯能感覺到市場上對電池的要求越來越高了，因為新能源汽車的銷量是在壓縮的，傳導到電芯這邊，電芯感覺到有很大的壓力，對品質(zhì)和性價比有了進一步的要求。所以這是一個壓力。第二個是我們還要考慮到儲能，未來儲能對電化學電池要求很高、量也很大，但是它的價格必須下來，否則不可能在儲能里面大規(guī)模應用的。所以這一條路線無論是磷酸鐵鋰也好，還是鈉電池也好，一定是未來會很大的方向。
從企業(yè)里分析一些技術(shù)點
1.當我19號看到凝聚態(tài)電池技術(shù)時很開心，我原來一直對它存質(zhì)疑，一直覺得這個東西可以用，但效果并不是特別好。這次凝聚態(tài)電池出來以后，突然感覺到這個東西是有潛力的，就意味著未來我們在半固態(tài)里解決界面問題就應該是重要的方向。
2.鋰金屬，因為目前在國軒360Wh/kg已經(jīng)量產(chǎn)了，400Wh/kg已經(jīng)到B樣了，450Wh/kg已經(jīng)在立項，450-500Wh/kg肯定面對的是鋰金屬或鋰合金。在鋰金屬里全球走得比較靠前的就是SES，100Ah電池已經(jīng)做出來了，并且循環(huán)指標也是不錯的。它對鋰金屬的處理不是通過單純半固態(tài)或固態(tài)技術(shù)，就是靠高濃度電解液，高濃度電解液對鋰金屬表面進行處理，從而抑制它的枝晶，進一步緩解粉化。
3.目前國軒半固態(tài)已經(jīng)量產(chǎn)，400Wh/kgA樣已經(jīng)結(jié)束了，450和500正好在立項研發(fā)，目前硅基負極從350-400一段一定是采用硅的，無論是氧化亞硅還是純硅，含量肯定是在變化的，這里硅的膨脹問題是很重要的問題。
如果真的到了400、500，鋰金屬是丟不掉的，到底是采用三維網(wǎng)絡(luò)還是采用鋰金屬的SEI，還是采用其他技術(shù)，還有預鋰化技術(shù)，以及新型正極材料，因為要保證高能量密度，所以這些都是國軒目前在做的。
衛(wèi)藍半固態(tài)，從里面提取的技術(shù)，一個是原位固化、預鋰化硅負極，以及正極的包覆。贛鋒第一代半固態(tài)已經(jīng)東風在跑車，它的能量密度并不是特別高，但是它的循環(huán)還是可以的，并且它的第二代馬上就要上車了，第二代就要達到350Wh/kg。輝能技術(shù)，輝能一直都是在半固態(tài)電池里深深耕耘，有好多技術(shù)是值得我們?nèi)ソ梃b的。
全固態(tài)，有很多人認為我們目前是因為實現(xiàn)不了全固態(tài)，所以在做半固態(tài)，半固態(tài)就是從液態(tài)到全固態(tài)的過渡態(tài)，實際上兩者之間根本不相關(guān)，發(fā)現(xiàn)全固態(tài)技術(shù)跟半固態(tài)技術(shù)分明是兩個技術(shù)，技術(shù)體系不一樣、材料體系不一樣、制備方式不一樣，比如日本和韓國采用的是硫化物、鹵化物體系，是完全不一樣的東西。所以半固態(tài)再成熟，對全固態(tài)也沒有任何技術(shù)支撐和沉淀。
三星這個給我的啟示很大，它就是在全固態(tài)里怎么啟用銀碳，通過滲流層實現(xiàn)鋰金屬的應用，這里還是有點可以挖掘的。
二、固態(tài)電池的問題根源
在半固態(tài)和全固態(tài)里有很多問題，更多問題來自于材料：一是電解質(zhì)，現(xiàn)在任何一款電解質(zhì)都有各自問題。二是固態(tài)電解質(zhì)跟金屬或正極之間都有界面問題，但是對鋰金屬更明顯。
我們對于正極材料如果真的要設(shè)計高比能的話，可能就要到8系、9系，甚至富鋰錳基，這里問題會比較大，所以正極怎么進行處理？無論是包覆也好、單晶設(shè)計也好，都是后面要走的方向。
硅極里最典型的就是破裂和膨脹問題。
對于鋰金屬大家問題比較聚焦，想跟大家分享的是美國Battery500做了這么多年，鋰金屬問題沒有完全解決掉。所以這里還是有很多難點的。
關(guān)于成本。大家一直感覺半固態(tài)成本很高，從我的角度來講，300-400半固態(tài)電池跟液態(tài)電池體系相比，成本漲幅就在5%左右，并不是特別大。
建議，未來對于固態(tài)和半固態(tài)電池首先要轉(zhuǎn)化思路，原來大家都感覺可能是高校的技術(shù)走在最前面，但是當下高新技術(shù)對重資本和人員要求投入太高了，單純靠高校是引領(lǐng)不起來的，所以現(xiàn)在壓力應該給到企業(yè)，因為一條線可能就接近一個億，所以高校承擔不起來，未來應該由企業(yè)引領(lǐng)，國家給政策，來解決共性問題，高校也好、各個供應商也好分頭來解決問題。
前一段時間我跟高校老師開會也在講，大家不要都做到軟包、做到電池，因為高校能做得電池可能就一兩個Ah，對企業(yè)來說沒有用，沒有指導意義，因為在企業(yè)里要做到10Ah、100Ah驗證。我們應該發(fā)揮各自優(yōu)勢，先把每個點攻關(guān)，比如材料里粉碎的問題、表面包覆的問題，先把各個點攻關(guān)好，然后集合到企業(yè)里一起把整個電池做起來。
謝謝各位！
（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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