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          動力電池專家黃學杰:正視差距 做好動力電池

           來源:OFweek鋰電網 作者:佚名 發表日期:2017/7/12

            [摘要]中國動力電池專家黃學杰教授表示:中國電池企業無論早還是晚上目錄,均應該努力創新,學人之長,補己之短,扎扎實實做好研發驗證,做好產品,才能真正成為優秀的汽車動力電池供應商。

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            2016年6月下旬,工信部發布第四批《汽車動力蓄電池行業規范條件》企業目錄(以下簡稱目錄)公示名單,31家單體企業、1家系統企業入選。加上前三批的25家動力電池企業,目前已經有57家動力電池企業進入目錄,但中韓合資動力電池企業西安三星環新和和南京樂金化學卻仍舊沒有出現在目錄之中。一時之間,媒體分析、同行流言,各種說法甚囂塵上,對此,中國動力電池專家黃學杰教授表示:中國電池企業無論早還是晚上目錄,均應該努力創新,學人之長,補己之短,扎扎實實做好研發驗證,做好產品,才能真正成為優秀的汽車動力電池供應商。

            黃學杰,教授,現任中國科學院物理所研究員、固態鋰子學課題組組長,國際鋰電池學會(IMLB)執委會成員、“十二五”國家863計劃電動汽車專項總體組專家、“鋰離子動力電池工藝裝備技術基礎服務平臺”主任、《儲能科學與技術》編委會常務副主任。主要從事于鋰二次電池及其材料的研究,包括固體離子學研究和鋰離子電池關鍵技術的研發。自1996年起主持物理所鋰離子電池及其關鍵材料的研究開發和產業化工作,發起設立了多家鋰電及相關材料研發和生產企業,實現了鋰離子動力電池的產業化。

            正視競爭,認清與國際先進水平的差距

            對于動力電池合資企業沒能進入前四批目錄,黃學杰對記者表示,可能是一些動力電池企業投產的時間較晚,一些體系認證需要熬時間或其他原因不能滿足規范條件的硬杠杠,并不是坊間傳聞的國家補貼只給內資企業而非合資企業,相信過不久有合資企業在滿足規范的全部要求后出現在目錄上。

            毋庸置疑,我們和日韓的先進動力電池企業還是存在一定差距的,黃學杰說,對待強的合資企業同行,我們的電池企業應該奮起直追,不可能指望什么政府的特殊保護。

            就比如上個世紀七八十年代,剛改革開放的中國,電視機等家電產業發展水平與日本相比差別何其之大,但通過引進、消化和創新,實現了跨越式發展,至本世紀初無論產量、質量和技術,都已經趕上來了,市場占有率遠超越國際同行。黃學杰說,希望中國動力電池產業也能很快取得質的提升,為新能源行業發展提供支撐。

            材料體系,多元化是長期的常態

            大概在十幾年前,也就是科技部863電動汽車重大專項起步開始推動中國電動汽車動力電池的研發之初,黃學杰支持錳酸鋰正極材料的電池在動力電池上的應用;七、八年前,他開始大力地支持采用磷酸鐵鋰正極材料的電池在電動車輛上的應用,主要是基于材料的特點和產業成熟程度來考慮的;在國家“十二五”后期,面對磷酸鐵鋰和三元的技術路線爭論,黃學杰認為:選擇不同正極材料的動力電池可以在電動汽車產業里面并行的發展,發揮各自特性,無論客車還是乘用車,都應該使用長壽命、更安全、高水平的的電池。

            在他看來,無論是三元還是磷酸鐵鋰,不能單純以正負極材料來評判電池質量好壞和安全性的高低。黃學杰曾經在不同場合多次說過,磷酸鐵鋰電池相對來講壽命長和安全性高,但也有些企業生產的磷酸鐵鋰電池不安全,有些企業生產的三元電池也有很高的安全記錄。也正是因為這樣的原因,2016年6月中旬,工信部發布《電動客車安全技術條件》(征求意見稿)里,雖然對電池的安全性提出了系統性要求,但并沒有對正負極材料做任何限制。

            因此,整車企業不應當把電池看做整車的配套產品,而是要逐步將動力電池納入自己的管理體系,以嚴格保證質量。還要有可靠的遠程監控自診斷報警系統,對運行中的動力電池進行實時監控和診斷。

            八項指標,評估優質動力電池

            好的動力電池該如何評估呢?在黃學杰看來,需要能量密度(體積比能量)、比能量、比功率、壽命、溫度適應性、充電速度、安全性、系統可靠性等八個以上的指標,而不是整車企業最看重的是一次充電形成里程和價格。電池性能的提高首先應當建立在材料技術進步的基礎之上。

            2016年6月21日,由青海省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、中國電動汽車百人會在青海西寧舉辦的“鋰產業-新生態”國際高峰論壇上,黃學杰發表了“先進電池材料與制造工藝要有創新”的主題演講。記者了解到,基于黃學杰20年多來的對中國動力電池發展現狀和未來的深刻認識,黃學杰課題組早在幾年前就提出要在2018年前研制出比能量達到300Wh/kg的鋰離子動力電池并獲得中科院專項研發資金的支持。

            無獨有偶,2015年底科技部出臺《關于發布國家重點研發計劃試點專項2016年度第一批項目申報指南的通知(“十三五”新能源汽車重點專項)》,提出了在十三五期間,電池單體能量密度≥300Wh/kg。

            但在黃學杰看來,雖然大家提出了300Wh/Kg乃至350Wh/Kg的單體電池目標,但現在僅適合作為動力電池企業的奮斗目標,整車企業則應該客觀冷靜,千萬不能指望這樣的電池很快能投入量產,車輛減重和提供動能效率才是整車企業要重點考慮的。在設計未來幾年的車型時,黃學杰建議目前按低于300Wh/Kg(例如250Wh/Kg)考慮,才符合實際情況,否則目標過高,到時候無米可炊,反而影響企業發展。

            黃學杰懇切地說:300Wh/Kg的目標是基于目前已知鋰離子電池體系經過材料和制造工藝、技術、裝備創新和綜合考慮上述八個指標后可能做出來的動力電池,提高其中一個指標就有可能降低其他一個或多個指標。

            技術創新,需要長期積累和開發合作

            早在1997年,黃學杰課題組即提出了二次電池納米負極材料的概念,十幾年前就把納米硅粉和碳前驅體混合造粒燒成納米硅嵌在碳顆粒內部的復合硅碳負極材料,比能量比石墨負極高一倍還多,但直至今日,尚未在實際產品中獲得應用。

            相信大家都能理解,新材料從實驗室的概念,到樣品,到實際上路應用,需要非常長的一個過程,即使以成熟材料做電池想要達到較高性能,也需要反復驗證,也就是基于這樣的原因,黃學杰認為不應該對石墨烯電池短期內投入應用抱太大的希望,石墨烯今天只是作為導電添加劑在一些電池的正極中添加不到百分之一。

            除了三元系正極材料鋰鎳鈷鋁氧(NCA)等高容量材料的應用研究之外,黃學杰和他的同事們正在努力地研究基于新一代正負極材料的動力電池,包括高鎳正極配復合負極、高壓正極配復合負極等材料等體系和新的電池設計和制造技術,為300Wh/Kg的動力電池產業化做支撐。

            在工信部“強基工程”項目的支持下,中科院系統一些研究所和部分企業共建了“鋰離子動力電池工藝裝備技術基礎服務平臺”,黃學杰擔任主任一職,平臺建址在廣州市南沙高新區的廣州中科院工業技術研究院內,已開始為電池企業和裝備企業開展服務。此外,在北京,他的課題組已初步建成開放的“鋰離子電池及其關鍵材料分析平臺”,已經開始為國內外的電池和材料企業做相關的深度分析工作。

            在黃學杰教授看來,基于深刻的分析、理解、創新和合作,才有機會把更高性能的鋰離子動力電池做得靠譜,讓整車企業和他的客戶用戶放心使用。

            標簽: 動力電池 電池技術 黃學杰

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          [責任編輯:張重陽] 
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