鉅大LARGE | 點擊量：308次 | 2023年04月24日
三元、氫氧還是鋰氧，誰才是動力鋰離子電池的最終目標？
在我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，動力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線一直以來多有爭議。目前備受推崇的鋰離子電池，行業(yè)不少人士認為這一領(lǐng)域也存在天花板。在鋰離子電池發(fā)展如火如荼的當今，不少公司或研究機構(gòu)也在探索電池產(chǎn)品新的發(fā)展方向，如燃料動力電池和固態(tài)電池。從目前來看，這兩種電池都有自己很明顯的優(yōu)點，當然存在的短板也不少。于是，針對動力鋰電池發(fā)展路線，業(yè)界人士展開了爭論：誰才是未來的最終電池？六月十四日，我國汽車動力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟動力鋰電池分會成立大會暨技術(shù)研討會在北京召開，從會上各專家的觀點中或可窺見動力鋰電池的未來發(fā)展方向。
分析動力鋰電池的現(xiàn)狀必須考慮研發(fā)與使用情況，對此，公司和研究機構(gòu)看法并不相同。
作為我國動力鋰電池領(lǐng)先公司，寧德時代與科研機構(gòu)對鋰離子電池的研發(fā)有較大不同，寧德時代更重視從工程化的角度入手。寧德時代副總裁、首席科學家吳凱介紹，電池公司進行研發(fā)重視考慮兩方面因素，一是能量密度；二是成本平衡設計。這兩條曲線與經(jīng)濟學的供需曲線相似，在某個位置形成平衡點。這個平衡點的時間節(jié)點是2020年，能量密度達到300Wh/Kg，價格為1元/Wh。在這個平衡點之下，三元/石墨體系的電池會成為流行趨勢，隨著能量密度提升，硅基負極體系、固態(tài)電池等會顯示出優(yōu)勢。
我國目前動力鋰電池的研發(fā)重要考慮的是能量密度、成本、壽命三要素平衡設計，在考慮安全性、使用環(huán)境的廣泛性以及充電方面，系統(tǒng)設計成為引導電池設計方向的關(guān)鍵。在平衡點之下，高鎳化是提高能量密度的重要手段。寧德時代近期會在高鎳應用方向深耕細作，長期來看，會加強固態(tài)鋰金屬電池開發(fā)。吳凱說。
此外，大數(shù)據(jù)監(jiān)控也說明了我國新能源汽車動力鋰電池的現(xiàn)狀。北京理工大學教授王震坡介紹了動力鋰電池大數(shù)據(jù)平臺的運行情況。他說，目前，我國形成了電動汽車輛安全運行國家、地方政府、整車公司三級監(jiān)管技術(shù)體系，國家平臺已接入超過90萬輛產(chǎn)品，日在線近50萬輛，行駛1200萬公里，充電16萬次。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
從監(jiān)控數(shù)據(jù)來看，安全性成為動力鋰電池的首要問題，在2010～2016年間，動力鋰電池起火事故中有67％的原因來自動力鋰電池，充電引起的起火占14％，其他原因占19％。
整車公司向左電池公司向右
動力鋰電池從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元體系后，能量密度有了較大幅度的提高，但是，瓶頸問題依然沒有解決。燃料動力電池和固態(tài)電池被大家認為是未來的發(fā)展方向，為了搶占未來的制高點，我國公司出現(xiàn)了較有代表性的現(xiàn)象：不少整車公司偏向燃料動力電池，動力鋰電池公司偏向固態(tài)電池研發(fā)。
長城汽車在電動汽車研發(fā)上步伐較慢，但一起步便瞄準了燃料動力電池，長城汽車宣布，2022年推出首款燃料動力電池車型。
比亞迪曾是磷酸鐵鋰離子電池的龍頭公司，隨著技術(shù)迭代發(fā)展，比亞迪也投入到燃料動力電池的研發(fā)之中。前不久，比亞迪與美國混合動力公司（USHybridCorporation）合作研發(fā)氫燃料動力電池客車。該款客車將服務于美國火奴魯魯（檀香山，Honolulu）的DanielK.Inouye國際機場。
吉利汽車也積極投入到燃料動力電池的研發(fā)中，目前形成了純電、混動、氫燃料動力電池、替代燃料四條路線。當然，由于燃料動力電池的前景還不明朗，吉利在燃料動力電池上的投入還不多。
上汽集團是我國最早從事燃料動力電池汽車研發(fā)的公司，旗下上汽大通的燃料動力電池汽車已正式上市銷售。
與整車公司熱衷燃料動力電池形成鮮明比較的是，動力鋰電池公司大多數(shù)在研發(fā)固態(tài)電池。吳凱告訴《我國汽車報》記者，寧德時代在固態(tài)電池上投入了相當多的資源。此前，比克集團副總裁廖振波也告訴《我國汽車報》記者，比克已布局凝膠態(tài)的電池，即俗稱的半固態(tài)電池，并組建成立了全固態(tài)電池研發(fā)團隊。
據(jù)記者了解，我國動力鋰電池排名前十的公司都涉足固態(tài)電池的研發(fā)之中，力神、國軒、微宏等公司都建立了研發(fā)團隊并進行了相關(guān)布局。
與我國的情況不盡相同，國外整車公司并沒有一邊倒地選擇燃料動力電池。大眾汽車日本總裁兼CEO莊司茂曾稱，未來燃料動力電池車可能在日本以外遭遇困境，難以在全球范圍獲得光明前途。大眾汽車也表示正在研發(fā)續(xù)駛里程超過1000公里的固態(tài)電池，并將在2025年量產(chǎn)。
六月十三日，福特汽車表示，福特與戴姆勒正在逐步關(guān)閉一家開發(fā)汽車燃料動力電池技術(shù)的合資公司。雙方表示計劃在內(nèi)部進行各自的燃料動力電池技術(shù)開發(fā)，顯然雙方的燃料動力電池汽車研發(fā)受阻。
研發(fā)出全球第一款量產(chǎn)燃料動力電池汽車的豐田，也并沒有把寶全押在燃料動力電池上，目前，其也在積極進行固態(tài)電池研發(fā)。前不久，豐田汽車高層人事調(diào)整似乎也預示著豐田將重心從燃料動力電池轉(zhuǎn)向純電動以及固態(tài)電池上。
最終電池爭論泛起
目前來看，整車公司與電池公司對未來電池的看法出現(xiàn)了分歧，市場上有關(guān)燃料動力電池和固態(tài)電池的爭論也不時傳出。尤其是最近李克強總理在日本參觀豐田廠之后，似乎燃料動力電池更加引起人們的關(guān)注。有人甚至認為即將進入氫時代。
不過，我國工程院院院士陳立泉并不贊成氫是最終汽車能源的說法。他說，燃料動力電池重要依靠氫氧化學反應，固態(tài)電池的種類較多，常見的聚合物固態(tài)電池有聚環(huán)氧乙烷（PEO）、聚環(huán)氧丙烷（PPO）、聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，這些聚合物固態(tài)電池重要進行的是鋰氧化學反應。氫氧的理論能量密度為3525Wh/Kg，鋰氧為5217Wh/Kg，兩者有較大差距。
氫氧電池只能稱為一次電池，鋰氧電池才是可充電池。從原子量的比較也可以看出，鋰是氫的7倍，鋰氧電池體積能量密度也好于氫氧電池，從使用環(huán)境來看，氫氧電池的限制因素比鋰氧電池多。陳立泉說。
會上，不少專家針對行業(yè)興起的燃料動力電池與固態(tài)電池最終能源目標之爭也發(fā)表了看法，有專家表示，他曾去日本考察了幾家汽車公司，看到他們更加重視固態(tài)電池，詢問原因，日本公司人士認為，燃料動力電池的商業(yè)化道路比固態(tài)電池還長。
關(guān)于燃料動力電池與固態(tài)電池的最終之爭，我國科學院院士、國家863新能源汽車重大專項總體專家組組長、清華大學教授歐陽明高說：我也不同意氫是最終能源以及氫燃料動力電池車是最終環(huán)保車的說法。
不過，盡管如此，關(guān)于氫燃料動力電池汽車的發(fā)展，歐陽明高還是提出了建議，他強調(diào)，目前，大家只關(guān)注燃料動力電池系統(tǒng)本身，與氫相關(guān)的技術(shù)和基礎設施發(fā)展并不理想。他認為，產(chǎn)業(yè)更應重視氫能技術(shù)，即前端的氫燃料，比如制取、運輸、儲存、壓縮等環(huán)節(jié)。國家在大力扶持新能源汽車，僅2017年國家便出臺了16項相關(guān)政策。而新能源汽車也趁著這股順風迅猛發(fā)展。市場預計今年將產(chǎn)銷70萬輛新能源汽車，以此帶動的動力鋰電池需求將進一步放大。但在下游原材料價格暴漲以及上游整車廠價格打壓的雙重壓力下，市場預計，在短暫的火爆期之后，成本和技術(shù)導向?qū)⒘顒恿︿囯姵匦袠I(yè)將進入洗牌期。
新能源汽車的重要瓶頸之一在于電池的續(xù)航里程。在此背景下，國家《促進汽車動力鋰電池發(fā)展行動方法》、《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》等紛紛鼓勵高能量密度電池的使用，近期《外商投資產(chǎn)業(yè)指導目錄（2017年修行）》提出解除純電動汽車合資公司限制以及取消汽車電子和動力鋰電池股比限制，也是促進國內(nèi)新能源汽車市場推廣應用高能量密度電池的重要舉措。
目前，國內(nèi)新能源汽車大部分在采用磷酸鐵鋰（BYD為主）和三元鋰離子電池，乘用車續(xù)航里程基本上都能夠達到200公里，但是電池系統(tǒng)平均能量密度水平僅為115Wh/Kg。
