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其魯:車用動力鋰電池及其正極材料技術發(fā)展研究

來源:中國電池雜志-中國電池網(wǎng)作者:武月  2014-11-13 23:49點擊: 二維碼
【導讀】在11月13日成都召開的2014年第二屆中國(成都)鋰電新能源產業(yè)國際高峰論壇上,北京大學教授、本次論壇學術委員會主席其魯教授做了《車用動力鋰電池及其正極材料技術發(fā)展研究》的專題報告。

其魯:車用動力鋰電池及其正極材料技術發(fā)展研究

中國電池雜志-中國電池網(wǎng)11月13日訊(武月 楊陽成都報道)在11月13日成都召開的2014年第二屆中國(成都)鋰電新能源產業(yè)國際高峰論壇上,北京大學教授、本次論壇學術委員會主席其魯教授做了《車用動力鋰電池及其正極材料技術發(fā)展研究》的專題報告。以下是其魯教授的演講報告:

其魯:大家下午好。

又一次有機會能夠利用二三十分鐘的時間把我們過去的工作做一個總結,非常高興。

今天我要講的是和汽車有關的車用鋰離子電池和相關的關鍵材料。在國內,我們搞了十多年的鋰電池材料、鋰電池,也涉及到了很多電動車方面的工作。

有幾個問題需要關注一下,在過去的十多年當中,中國的電池材料、電池、電動汽車的發(fā)展,就像波浪一樣,有高有低,也遇到了各種各樣的問題。

今天我主要想從幾個方面強調一下,強調的依據(jù)就是大量的實驗結果。電動汽車到了今天,追求的是安全性和可靠性,另外一個是舒適性。所以對電動汽車毫無疑問提出了另外的要求,像上午幾位專家提到了一樣,行駛接續(xù)的問題、安全問題、可靠性問題、成本問題等等,有些問題是可以考慮解決的,有些問題完全可以從材料的角度、電池的角度把它處理好。比如電池的正極材料,高電壓、高容量、高密度是我們研究和追求的非常重要的方向。高電壓和高容量,大家比較容易理解。但是高密度的問題,到目前為止在這個問題上還有些混亂。舉兩個例子,除了正極材料當然也有負極材料,在過去的二十多年當中,不斷有人從納米材料、碳纖維、石墨稀等這些角度做過很多文章,在這些文章中都在說電池未來應該是如何的、電動汽車是如何的,但是在大量的實際當中發(fā)現(xiàn),尤其這些納米材料。物理密度低于微米的、顆粒直徑小于微米的納米材料,事實上在電池的應用中是非常麻煩的。在制作過程中出了問題,密度小,基本上不是高功率的電動汽車需求的電池。還有一個問題是在常溫和低溫下需要非常良好的導電性,導電性的問題在過去的五年當中,表現(xiàn)矛盾尤其突出。有很多電池在常溫下可以正常工作,但是接近零度的時候,容量繼續(xù)衰減,變換性能受到很多影響,到了零下十度、零下二十度的時候,電池性能損失極其嚴重。最近和東北地區(qū)的搞電動汽車的朋友們討論過這方面的問題,很少有人敢把鋰電池拿到東北的電動汽車上做測試。所以,電池不僅在好的常溫下有好的性能,歸根到底就是它的導電性,另外在低溫下也要關注這個問題。熱穩(wěn)定性是直接導致電動汽車安全性的重要因素。

從電池的角度,我們要考慮到它的安全性能可靠性,電動汽車的安全性和電池的安全性能關系太密切了。當然了,也不是說電動汽車的安全問題都是鋰電池產生的,發(fā)生的數(shù)十起電動汽車爆炸的問題,很多原因是由于電池的不當使用導致的,當然也有其它一些原因。

另一個問題是高容量密度的問題,簡單說就是是否可以盡可能多地儲藏電能的問題,這是儲能的問題。電動汽車只有高的能量密度,無論是體積還是重量,都是非常有利于在比較小的體積下、比較輕的重量下讓電動汽車盡可能行駛比較全的距離,所以高能量密度對電動汽車是非常重要的。上午很多專家提到了混合動力汽車的問題,還有插電式混合動力電動汽車的問題。這樣的汽車涉及到的是高功率問題,電池需要在比較小的體積下,比較輕的重量下,盡可能承受大的充放電電流,而且具有良好的壽命。高功率和高容量,很難在目前的狀態(tài)下讓它兩全其美,或者可能涉及一種高容量電池滿足純電動車的需要,滿足儲能的需要,或者一種設計一種高功率電池,讓它滿足混合動力車的需要或者電動工具的需要,至少目前要從這幾個角度考慮問題。

關于電動汽車,我們有些思路也應該發(fā)生一些轉變,上午也討論這樣的問題,比如續(xù)航里程的問題,充電快慢的問題。經(jīng)常有人提出來,我們的車要超電動汽車,要超過燃油汽車,要充一次電跑五百公里,那沒有問題,但是搭載上這樣的電池,重量是多少呢?成本代價是多少呢?就是我們面臨和需要解決的問題了。所以續(xù)航里程跟快慢要根據(jù)實際情況處理好,在中國目前的狀況下,我認為電動汽車,電池的性能完全可以從不同的角度滿足需求。電能來源的多樣化也是一樣,下面我會談到這個。

在中國我們是最早介入電動汽車的。我們當初介入電動汽車也是迫于無奈,因為我們做出了漸進式錳酸高容量電池之后,沒有電動汽車怎么辦呢?我們得了解電池到底合不合適,要了解各種情況下的電化學性能,最后逼得沒有辦法,只好參與電動汽車了。在2007年的時候北京奧運會之前,北京有數(shù)百輛汽車使用了多元負荷氧化物高功率電池,就是今天大家所說的三元電池。這樣的技術在今天的中國,也有成千上萬輛在使用。今天尤其把這方面的技術性能跟大家介紹以下。

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[責任編輯:趙卓然]

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