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專訪北大教授其魯:鋰電池是未來動力的方向

發布時間:2016-03-30

未來技術方向還是鋰電池


  筆者:您認為未來動力電池發展的方向是什么?隨著動力電池的爆發式增長,關于其回收利用也被國家提上日程。

  其魯:未來動力電池的方向,用在混合動力車的是使用了多元金屬氧化物正極材料的高功率鋰電池。在純電動車上,方向應該是尖晶石的錳酸鋰。日本純電動汽車上用的是錳酸鋰材料,之所以叫做尖晶石,是因為錳酸鋰有不同電壓、不同結構,在命名上會有差異。在尖晶石的錳酸鋰技術上,我們已經跟蹤了20多年,今后會從一代到二代再到三鋰電池是未來動力的方向代,不斷地推向市場,比如奧運會、世博會上用的就是這一技術。

  另外鋰空氣電池也在不斷研究中,未來電池的方向還是在鋰電池圈里,不管是鋰作為正極還是負極。

  動力電池在電動汽車上使用之后,可以回收用于儲能利用,之后再作為資源回收利用。比如奧運投運的上百輛電動公交車,運行3年之后,用于風電和光伏的儲能。**,再回收作為材料再利用。

  筆者:現在石墨烯炒的很熱,但很多人認為石墨烯不切實際。

  其魯:石墨烯是進入本世紀來才發現的一種新材料,有很好的物理導電性。有報道稱,石墨烯電池充電時長8分鐘可行駛1000公里。8分鐘充電,今天的多元正極金屬復合氧化物電池也可以做到,大概用10C的倍率去充電。從材料角度看,石墨烯導電性能好,但由材料推導到電池再推導到電動車上,概念一樣嗎?

  10C倍率意味著什么?通常行駛100公里,小轎車至少需要15千瓦、20千瓦的電池,如果要行駛1000公里,要用幾百千瓦的電池。如果再用10C去充電,動力得多大?今天的城市電網根本做不到這一點。雖然技術上可行,但實際上做不到。對電動汽車來說,不能僅看行駛里程,一輛車上完全載電池不載人的話,意義何在?應用單體積或者單位重量的電池,能驅動一定重量的電動汽車或者能量密度來描述電動汽車的先進性。

  動力電池性能質量有待提升

       筆者:您是我國鈷酸鋰、錳酸鋰電池正極材料主要奠基人,是2008年奧運會、2010年世博會電動汽車用動力電池項目以及國家“十一五”863電動汽車動力鋰電池項目負責人。經過多年發展,中國動力電池現狀如何?

  其魯:我2000年回國后,迅速打造了****條鈷酸鋰生產線,用了1年左右,實現了中國鈷酸鋰生產零的突破。之后,我們研制并生產出兩大類鋰電池,一是高容量的錳酸鋰電池,一是高功率的多元金屬氧化物復合材料的鋰電池。北京奧運會期間及之后,確保了50輛電動車和數百輛混合動力公交車安全**運行。

  現在鋰電池成本已急劇下降,十年前,中國的鋰電池隔膜每平米要三四十元,現在無論是鋰電池的正極材料還是負極材料已經很便宜了,據說有隔膜電池廠家已做到兩三塊錢。鋰電池迅速發展的同時,也暴露出電池爆炸等安全問題。鋰電池需要在今后幾年之內做得更小、更輕、更安全可靠、更便宜,電池的整車技術也需要趕超。希望整個行業能將鋰電池做強做大,而不是一提到中國制造就是劣質廉價產品的代名詞。

  筆者:工信部暫停客車用三元鋰電池,對此怎么看?

  其魯:這有點偏激、片面。10年我就曾說過,三元鋰電池不適合于純電動汽車,但在混合電動車上可以用。在試驗中,三元鋰電池在快速充電中,熱量不能迅速釋放,使爆炸性可能性增加。

筆者:現在的磷酸鐵鋰技術呢?

  其魯:磷酸鐵鋰技術沒有發展未來。5年前,磷酸鐵鋰電池占據市場的絕大多數,*近兩年三元鋰電池迅速增加。但前者壽命差、安全性差、體積大、能量密度低,性能上不及三元鋰電池。

  筆者:國務院常務會議提出要實現動力電池實質性突破,工信部出資5億成立了9家企業組成的動力電池研發平臺。

  其魯:這9家企業,除了天津力神,均是國有汽車制造企業。他們的特長是做汽車,但突破電池瓶頸需要基礎人才,技術的累積不是簡單花錢就能辦成的事。

  聚焦偏遠的無電人口儲能利用

  筆者:就儲能來說,日本走在世界前列。您認為政府應該給予政策或者補貼支持嗎?

  其魯:盡管其在儲能技術方面著手早且領先世界,但在日本,因其電網延伸到每家每戶,家庭式的光伏發電使用廣泛,產生的余電隨時進入電網,儲能應用并不多。但在中國,我們是在荒郊野外等地勢空曠的地方,發展大規模、集中式清潔能源發電。由于風光的間歇性,瞬時電力對電網的沖擊大。而日本80%甚至更多的家庭擁有自家屋頂,家庭式光伏發電對電網沖擊的作用力與集中式相比是不同的。

  對儲能行業來說,政策補貼應依據市場行為來定。另外希望國家能夠多支持基礎研究,踏實認真練好基本功。

  筆者:在中國,發展集中式光伏對電網有沖擊,發展分散式自有屋頂極少,那該如何破題?

  其魯:我們現在解決家庭式儲能問題就集中在較為偏遠地區的無電人口。如西藏約70萬藏民沒有用上電。其他偏遠地區如云貴川、新疆、內蒙古等地區的無電人口,加起來也是一個不小的數字。

  三年前我們在內蒙古二連浩特的幾十戶牧民開展光伏發電+儲能試驗。結果顯示,在牧民家里,除了取暖用電外,包括做飯、電冰箱、電視、電焊切割、牛羊擠奶等電力都能提供。每家裝3-5千瓦,由當地政府補貼85%。每年牧民因柴油發電機、家電、電動摩托車等用電就能省1萬多塊錢。*重要的是改變了交通閉塞,讓他們聯通世界,了解信息。

  現在我們和西藏的那曲地方政府也有了初步合作意向,作為扶貧的重要手段。這和以往的光伏扶貧概念不同,以往的光伏扶貧資金是大規模集中建設,錢撥給發電企業,但游牧民太分散,不能真正從中受益。


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