中國工程院院士吳峰：要提高動力電池能量密度 材料要先行一步

2018年補貼提前退坡已是大概率事件，動力電池能量密度大幅提升即是政策指向，又是動力電池企業及產業鏈上下遊關注的焦點。12月9日，國軒高科第七屆科技創新大會在合肥召開，中國工程院院士吳鋒表示，隨著人們對電動汽車續航裏程等要求的不斷提高，希望與壓力也同時放在了動力電池的身上，而在看清動力電池的重要性的同時，也要斟酌一些產業化指標的實現途徑。
材料要走在高比能電池的前麵
就擔負著國家彎道超車使命的新能源產業而言，動力電池的重要性不言而喻。國務院副總理馬凱曾公開表示，動力電池是新能源汽車的心髒，是新能源汽車發展的關鍵，新能源汽車能走多遠，主要取決於動力電池。

中國工程院院士吳鋒也表示，隨著人們對電動汽車續航裏程等要求的不斷提高，希望與壓力也同時放在了動力電池的身上，而在看清動力電池的重要性的同時，也要斟酌一些產業化指標的實現途徑。尤其是作為關鍵指標的電池能量密度，如何在提升比能量的同時兼顧安全性、循環性、倍率等指標，這需要企業在進行技術創新和研發過程中有所側重。

吳鋒表示，要提高電池能量密度，材料要先行一步，研製出具有新型異質結構的高比容量、高倍率富鋰錳基無鈷氧化物正極材料，還有通過尖晶石皮膚層等構造及富鋰材料在納米尖晶石包覆後獲得比容量和倍率性能上的雙重改善；負極材料方麵則以有機矽工業生產過程中產生的工業廢料為原材料，通過導電聚合物包裹，實現矽納米離子與導電的的柔性組裝。
吳鋒在“新型二次電池及其關鍵材料研究進展”的主題演講中分享了973二次電池項目研究思路：
高比能體係：從“輕元素、多電子反應”材料入手，結合多離子效應，發展高活性電極材料，構建高比能二次電池新體係；
兼顧高能量密度的高功率體係：通過多維多尺度電極材料界麵功能調控，實現電池的高能量和高功率密度；
安全性技術：從調節和切斷電極反應的基元步驟入手，提高單體電池的安全性；通過探究電池的安全閾值邊界，提高電池係統安全性。通過對化成、注液等關鍵製備工藝和設備的升級改造，提高電池製造及使用的安全性；
低成本技術：通過對電池長壽命的研究和對廢舊動力電池的綠色回收、資源化再生利用，降低電池使用成本。
吳鋒表示，目前已通過采用高比容量正、負極和高電壓電解質材料研製出能量密度為319wh/kg的鋰離子電池。此外，從新能源汽車的發展趨勢看，其他材料的高比能量動力電池更應該引起關注，比如鋰硫電池其理論能量密度高達2600wh/kg，且其原材料普遍，全國石油化工副產物硫磺產量約1000萬噸/每年。而且目前國內對於鋰硫電池的難點進行了技術改善和關鍵材料的定向研發，這將加快推動鋰硫電池的研究和應用。
高比能量電池是趨勢
無論是政策還是市場使用環境來看，高比能量電池是趨勢，而作為目前純電動汽車主力的磷酸鐵鋰電池或將逐步退出乘用車和物流車市場，三元鋰電池將進入快速發展期。此外包括中國在內的世界各國將積極進行鋰硫電池、鋰空氣電池或鋰金屬電池等電池的前瞻性研究。
就目前來看，多位專家認為目前全固態鋰電池研發可提供的能量密度基本可達 300~400Wh/kg，有望成為下一代高能量密度動力和儲能電池技術的重要發展方向。
國軒高科電池包能量密度可達140Wh/kg

國軒高科工程研究總院常務副院長楊續來表示，就能量密度而言，國軒高科實現了商用車140Wh/kg標準箱係統、物流車120Wh/kg標準箱係統、乘用車140Wh/kg係統用標準模組，這一係列的技術成果除了遠高於2017年補貼政策要求之外，也符合流出的2018年補貼調整方案要求。

國軒高科常務副院長楊續來

楊續來表示，從動力電池研發前瞻化看，液態鋰離子電池、固態鋰電池、準固態鋰空氣電池是步步進階的關係，目前液態鋰離子電池的研發水平在150-250Wh/kg之間。

動力電池回收迫在眉睫
在此次大會上，多位專家提到了廢舊動力電池的回收問題，提上日程是基於現實環境的驅動。
據統計，2016年中國新能源汽車累計100萬輛，2017年市場銷量預計在60萬輛左右，而電池使用年限在5-8年，進入2018年，動力電池將進入大規模報廢期，到2020年，中國汽車動力電池每年的報廢量將達到20萬噸的規模，因此動力電池的回收迫於眉睫。
雖然動力電池回收麵臨著難以大規模拆解、回收工藝成本高、回收價值低等問題，但探索出有益的方向更重要，吳鋒表示，其團隊認為廢舊電池正極材料可再生，國內近兩年也研發出了天然琥珀酸的綠色高效回收技術，將廢舊鋰電池負極回收製備碳吸附劑的研究，磷吸附量高達588µg/g，是目前最高的碳類吸附劑之一，且處理汙水後的吸附劑還可以直接作為土壤緩釋肥使用，因此在這些方麵探索動力電池的回收很有意義。