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報(bào)告人：朱星寶 合肥國(guó)軒高科首席科學(xué)家
以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位企業(yè)同行大家好，我是從2006年開(kāi)始做固態(tài)電池，對(duì)固態(tài)電池有一些自己的認(rèn)識(shí)和感覺(jué)，所以今天趁著這個(gè)機(jī)會(huì)，利用15分鐘時(shí)間跟大家分享一下。
一、鋰電發(fā)展技術(shù)路線
如圖講的是兩條路線，一條是高能量路線，一條是低價(jià)位路線。從我的角度來(lái)講，感覺(jué)未來(lái)這兩條路線一定是越來(lái)越分裂的。當(dāng)下一直在追求高能量密度是不是很有必要？我來(lái)到合肥國(guó)軒之前是在國(guó)家新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心，我們?cè)趦?nèi)部動(dòng)力電池是一個(gè)部分，還有智能網(wǎng)聯(lián)，對(duì)于整個(gè)新能源汽車(chē)各種技術(shù)，我們做過(guò)一件事情，未來(lái)新能源汽車(chē)究竟肩負(fù)什么樣的任務(wù)？今天的新能源汽車(chē)跟燃油車(chē)相比，好像性能上沒(méi)有太多創(chuàng)新，未來(lái)可能新能源汽車(chē)要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、車(chē)路協(xié)同技術(shù)，當(dāng)這些技術(shù)都引進(jìn)來(lái)之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)新能源汽車(chē)對(duì)電量的需求要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上提升57%。這是我們內(nèi)部測(cè)算的結(jié)果。就意味著當(dāng)下感覺(jué)到電池好像已經(jīng)可以跑得很遠(yuǎn)了，但實(shí)際上如果真的要實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)這些功能之后，就發(fā)現(xiàn)電池可能也就跑200公里。我認(rèn)為未來(lái)對(duì)于新能源汽車(chē)電池高能量密度的追求還是存在的，所以高能量密度這一條路線還是有的。
目前高能量密度已經(jīng)到了280-360Wh/kg的階段，再往后走可能就是400和500，很多專家講我們往后走，400、500承載的可能就是固態(tài)半固態(tài)，實(shí)際上固態(tài)半固態(tài)跟高能量密度根本不相連，兩者之間沒(méi)有必然關(guān)系。固態(tài)和半固態(tài)指的就是電解質(zhì)的固態(tài)化，它給人的感覺(jué)好像很高檔，但是它解決的是安全問(wèn)題，它是讓我們的電池更安全，這是它的歷史使命。如果再附加一個(gè)歷史使命，我感覺(jué)它應(yīng)該是要進(jìn)一步承接下一步鋰金屬的應(yīng)用。在液態(tài)里，鋰金屬的枝晶問(wèn)題、粉化問(wèn)題等，從量子力學(xué)計(jì)算角度是不成立的，這個(gè)界面是不可行的，對(duì)于鋰金屬跟固態(tài)界面是有實(shí)現(xiàn)可能性的，這是固態(tài)電池未來(lái)要肩負(fù)的歷史使命。
固態(tài)電池為什么就是高能量密度呢？大家一直感覺(jué)固態(tài)電池很遙遠(yuǎn)，固態(tài)電池什么時(shí)候能夠量產(chǎn)，什么時(shí)候要做？實(shí)際上現(xiàn)在半固態(tài)電池已經(jīng)量產(chǎn)了，國(guó)軒360Wh/kg的半固態(tài)電池去年已經(jīng)量產(chǎn)了，并且我們現(xiàn)在400Wh/kg半固態(tài)電池已經(jīng)出到B樣了。所以半固態(tài)電池技術(shù)目前已經(jīng)是很普及了，再細(xì)化，還有很多技術(shù)已經(jīng)在電池里大量應(yīng)用了。
半固態(tài)和固態(tài)為什么跟高能量密度結(jié)合呢？因?yàn)槿绻压虘B(tài)和半固態(tài)應(yīng)用到當(dāng)下體系，比如280和360Wh/kg，會(huì)發(fā)現(xiàn)能量密度是降低的，可能就變成了200-300Wh/kg，是降的。我們也做出來(lái)半固態(tài)電池，發(fā)現(xiàn)很尷尬，價(jià)格高了，能量密度低了，它的應(yīng)用場(chǎng)景在哪兒。所以半固態(tài)電池要做更高能量密度，意味著正負(fù)極材料要用一些更激進(jìn)的材料，當(dāng)下固態(tài)和半固態(tài)電池面臨的困境，你說(shuō)它是固態(tài)電解質(zhì)和界面的問(wèn)題嗎？實(shí)際上不是。固態(tài)和半固態(tài)電池當(dāng)下之所以這么難開(kāi)發(fā)，是因?yàn)樗獞?yīng)用那些當(dāng)下還不成熟的正負(fù)極材料。正極材料和負(fù)極材料，比如9系的高鎳、富鋰錳基、鋰金屬、高硅都不成熟，本身不是固態(tài)半固態(tài)的問(wèn)題，本身應(yīng)該是高能量密度電池的問(wèn)題。現(xiàn)在液態(tài)電池里這些問(wèn)題也沒(méi)有解決掉，只是都把它放到固態(tài)半固態(tài)里而已。
高性價(jià)比的概念。實(shí)際上這個(gè)概念未來(lái)應(yīng)該越來(lái)越嚴(yán)重，去年碳酸鋰價(jià)格在攀升，電池要求降本，但是去年電池賣(mài)得還是不錯(cuò)的，今年明顯能感覺(jué)到市場(chǎng)上對(duì)電池的要求越來(lái)越高了，因?yàn)樾履茉雌?chē)的銷(xiāo)量是在壓縮的，傳導(dǎo)到電芯這邊，電芯感覺(jué)到有很大的壓力，對(duì)品質(zhì)和性價(jià)比有了進(jìn)一步的要求。所以這是一個(gè)壓力。第二個(gè)是我們還要考慮到儲(chǔ)能，未來(lái)儲(chǔ)能對(duì)電化學(xué)電池要求很高、量也很大，但是它的價(jià)格必須下來(lái)，否則不可能在儲(chǔ)能里面大規(guī)模應(yīng)用的。所以這一條路線無(wú)論是磷酸鐵鋰也好，還是鈉電池也好，一定是未來(lái)會(huì)很大的方向。
從企業(yè)里分析一些技術(shù)點(diǎn)
1.當(dāng)我19號(hào)看到凝聚態(tài)電池技術(shù)時(shí)很開(kāi)心，我原來(lái)一直對(duì)它存質(zhì)疑，一直覺(jué)得這個(gè)東西可以用，但效果并不是特別好。這次凝聚態(tài)電池出來(lái)以后，突然感覺(jué)到這個(gè)東西是有潛力的，就意味著未來(lái)我們?cè)诎牍虘B(tài)里解決界面問(wèn)題就應(yīng)該是重要的方向。
2.鋰金屬，因?yàn)槟壳霸趪?guó)軒360Wh/kg已經(jīng)量產(chǎn)了，400Wh/kg已經(jīng)到B樣了，450Wh/kg已經(jīng)在立項(xiàng)，450-500Wh/kg肯定面對(duì)的是鋰金屬或鋰合金。在鋰金屬里全球走得比較靠前的就是SES，100Ah電池已經(jīng)做出來(lái)了，并且循環(huán)指標(biāo)也是不錯(cuò)的。它對(duì)鋰金屬的處理不是通過(guò)單純半固態(tài)或固態(tài)技術(shù)，就是靠高濃度電解液，高濃度電解液對(duì)鋰金屬表面進(jìn)行處理，從而抑制它的枝晶，進(jìn)一步緩解粉化。
3.目前國(guó)軒半固態(tài)已經(jīng)量產(chǎn)，400Wh/kgA樣已經(jīng)結(jié)束了，450和500正好在立項(xiàng)研發(fā)，目前硅基負(fù)極從350-400一段一定是采用硅的，無(wú)論是氧化亞硅還是純硅，含量肯定是在變化的，這里硅的膨脹問(wèn)題是很重要的問(wèn)題。
如果真的到了400、500，鋰金屬是丟不掉的，到底是采用三維網(wǎng)絡(luò)還是采用鋰金屬的SEI，還是采用其他技術(shù)，還有預(yù)鋰化技術(shù)，以及新型正極材料，因?yàn)橐ＷC高能量密度，所以這些都是國(guó)軒目前在做的。
衛(wèi)藍(lán)半固態(tài)，從里面提取的技術(shù)，一個(gè)是原位固化、預(yù)鋰化硅負(fù)極，以及正極的包覆。贛鋒第一代半固態(tài)已經(jīng)東風(fēng)在跑車(chē)，它的能量密度并不是特別高，但是它的循環(huán)還是可以的，并且它的第二代馬上就要上車(chē)了，第二代就要達(dá)到350Wh/kg。輝能技術(shù)，輝能一直都是在半固態(tài)電池里深深耕耘，有好多技術(shù)是值得我們?nèi)ソ梃b的。
全固態(tài)，有很多人認(rèn)為我們目前是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)不了全固態(tài)，所以在做半固態(tài)，半固態(tài)就是從液態(tài)到全固態(tài)的過(guò)渡態(tài)，實(shí)際上兩者之間根本不相關(guān)，發(fā)現(xiàn)全固態(tài)技術(shù)跟半固態(tài)技術(shù)分明是兩個(gè)技術(shù)，技術(shù)體系不一樣、材料體系不一樣、制備方式不一樣，比如日本和韓國(guó)采用的是硫化物、鹵化物體系，是完全不一樣的東西。所以半固態(tài)再成熟，對(duì)全固態(tài)也沒(méi)有任何技術(shù)支撐和沉淀。
三星這個(gè)給我的啟示很大，它就是在全固態(tài)里怎么啟用銀碳，通過(guò)滲流層實(shí)現(xiàn)鋰金屬的應(yīng)用，這里還是有點(diǎn)可以挖掘的。
二、固態(tài)電池的問(wèn)題根源
在半固態(tài)和全固態(tài)里有很多問(wèn)題，更多問(wèn)題來(lái)自于材料：一是電解質(zhì)，現(xiàn)在任何一款電解質(zhì)都有各自問(wèn)題。二是固態(tài)電解質(zhì)跟金屬或正極之間都有界面問(wèn)題，但是對(duì)鋰金屬更明顯。
我們對(duì)于正極材料如果真的要設(shè)計(jì)高比能的話，可能就要到8系、9系，甚至富鋰錳基，這里問(wèn)題會(huì)比較大，所以正極怎么進(jìn)行處理？無(wú)論是包覆也好、單晶設(shè)計(jì)也好，都是后面要走的方向。
硅極里最典型的就是破裂和膨脹問(wèn)題。
對(duì)于鋰金屬大家問(wèn)題比較聚焦，想跟大家分享的是美國(guó)Battery500做了這么多年，鋰金屬問(wèn)題沒(méi)有完全解決掉。所以這里還是有很多難點(diǎn)的。
關(guān)于成本。大家一直感覺(jué)半固態(tài)成本很高，從我的角度來(lái)講，300-400半固態(tài)電池跟液態(tài)電池體系相比，成本漲幅就在5%左右，并不是特別大。
建議，未來(lái)對(duì)于固態(tài)和半固態(tài)電池首先要轉(zhuǎn)化思路，原來(lái)大家都感覺(jué)可能是高校的技術(shù)走在最前面，但是當(dāng)下高新技術(shù)對(duì)重資本和人員要求投入太高了，單純靠高校是引領(lǐng)不起來(lái)的，所以現(xiàn)在壓力應(yīng)該給到企業(yè)，因?yàn)橐粭l線可能就接近一個(gè)億，所以高校承擔(dān)不起來(lái)，未來(lái)應(yīng)該由企業(yè)引領(lǐng)，國(guó)家給政策，來(lái)解決共性問(wèn)題，高校也好、各個(gè)供應(yīng)商也好分頭來(lái)解決問(wèn)題。
前一段時(shí)間我跟高校老師開(kāi)會(huì)也在講，大家不要都做到軟包、做到電池，因?yàn)楦咝Ｄ茏龅秒姵乜赡芫鸵粌蓚�(gè)Ah，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)沒(méi)有用，沒(méi)有指導(dǎo)意義，因?yàn)樵谄髽I(yè)里要做到10Ah、100Ah驗(yàn)證。我們應(yīng)該發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，先把每個(gè)點(diǎn)攻關(guān)，比如材料里粉碎的問(wèn)題、表面包覆的問(wèn)題，先把各個(gè)點(diǎn)攻關(guān)好，然后集合到企業(yè)里一起把整個(gè)電池做起來(lái)。
謝謝各位！
（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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