在11月13日成都召開的2014年第二屆中國(guó)(成都)鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇上,北京大學(xué)教授、本次論壇學(xué)術(shù)委員會(huì)主席其魯教授做了《車用動(dòng)力鋰電池及其正極材料技術(shù)發(fā)展研究》的專題報(bào)告。

其魯:車用動(dòng)力鋰電池及其正極材料技術(shù)發(fā)展研究

中國(guó)電池雜志-中國(guó)電池網(wǎng)11月13日訊(武月 楊陽(yáng)成都報(bào)道)在11月13日成都召開的2014年第二屆中國(guó)(成都)鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇上,北京大學(xué)教授、本次論壇學(xué)術(shù)委員會(huì)主席其魯教授做了《車用動(dòng)力鋰電池及其正極材料技術(shù)發(fā)展研究》的專題報(bào)告。以下是其魯教授的演講報(bào)告:

其魯:大家下午好。

又一次有機(jī)會(huì)能夠利用二三十分鐘的時(shí)間把我們過去的工作做一個(gè)總結(jié),非常高興。

今天我要講的是和汽車有關(guān)的車用鋰離子電池和相關(guān)的關(guān)鍵材料。在國(guó)內(nèi),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(dòng)車方面的工作。

有幾個(gè)問題需要關(guān)注一下,在過去的十多年當(dāng)中,中國(guó)的電池材料、電池、電動(dòng)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(gè)方面強(qiáng)調(diào)一下,強(qiáng)調(diào)的依據(jù)就是大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。電動(dòng)汽車到了今天,追求的是安全性和可靠性,另外一個(gè)是舒適性。所以對(duì)電動(dòng)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(gè)問題上還有些混亂。舉兩個(gè)例子,除了正極材料當(dāng)然也有負(fù)極材料,在過去的二十多年當(dāng)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(yīng)該是如何的、電動(dòng)汽車是如何的,但是在大量的實(shí)際當(dāng)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(shí)上在電池的應(yīng)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(dòng)汽車需求的電池。還有一個(gè)問題是在常溫和低溫下需要非常良好的導(dǎo)電性,導(dǎo)電性的問題在過去的五年當(dāng)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(shí)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(shí)候,電池性能損失極其嚴(yán)重。最近和東北地區(qū)的搞電動(dòng)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(dòng)汽車上做測(cè)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(dǎo)電性,另外在低溫下也要關(guān)注這個(gè)問題。熱穩(wěn)定性是直接導(dǎo)致電動(dòng)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(dòng)汽車的安全性和電池的安全性能關(guān)系太密切了。當(dāng)然了,也不是說電動(dòng)汽車的安全問題都是鋰電池產(chǎn)生的,發(fā)生的數(shù)十起電動(dòng)汽車爆炸的問題,很多原因是由于電池的不當(dāng)使用導(dǎo)致的,當(dāng)然也有其它一些原因。

另一個(gè)問題是高容量密度的問題,簡(jiǎn)單說就是是否可以盡可能多地儲(chǔ)藏電能的問題,這是儲(chǔ)能的問題。電動(dòng)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(dòng)汽車盡可能行駛比較全的距離,所以高能量密度對(duì)電動(dòng)汽車是非常重要的。上午很多專家提到了混合動(dòng)力汽車的問題,還有插電式混合動(dòng)力電動(dòng)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(dòng)車的需要,滿足儲(chǔ)能的需要,或者一種設(shè)計(jì)一種高功率電池,讓它滿足混合動(dòng)力車的需要或者電動(dòng)工具的需要,至少目前要從這幾個(gè)角度考慮問題。

關(guān)于電動(dòng)汽車,我們有些思路也應(yīng)該發(fā)生一些轉(zhuǎn)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(dòng)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(jià)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(shí)際情況處理好,在中國(guó)目前的狀況下,我認(rèn)為電動(dòng)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(huì)談到這個(gè)。

在中國(guó)我們是最早介入電動(dòng)汽車的。我們當(dāng)初介入電動(dòng)汽車也是迫于無奈,因?yàn)槲覀冏龀隽藵u進(jìn)式錳酸高容量電池之后,沒有電動(dòng)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(xué)性能,最后逼得沒有辦法,只好參與電動(dòng)汽車了。在2007年的時(shí)候北京奧運(yùn)會(huì)之前,北京有數(shù)百輛汽車使用了多元負(fù)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(shù)在今天的中國(guó),也有成千上萬輛在使用。今天尤其把這方面的技術(shù)性能跟大家介紹以下。

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