固态锂电池将是电动车未来核心技术

大家比较关注的就是在长远考虑下什么是纯电动汽车的核心技术，如何实现革命突破。我们也看了《中国制造2025》上面关于混合动力电池的技术路线，基本上这个路线图是跟这个一致的，就是从长远考虑，从中国、美国、日本的技术路线来考虑的话，下一代首先是做第三代锂离子电池，接下来就是金属锂电子等几种。

提高电池的能量密度意义是很清楚的，很不好意思，我用的是14千瓦时的水平。从这个上面可以看到，如果能量密度做到300Wh/kg，一次充电就是470公里，基本上完全解决了消费者里程焦虑的问题，目前量产的动力电池水平也达到180Wh/kg的水平。

我们中科院2013年11月15日启动了一个战略先导，希望在动力电池前期技术导入方面先走一步，做一些基础的工作。最近和宁波材料所团队联合物理所团队以及别的团队合作做了一款电池，就是用纳米硅碳做到24Ah的单体，从这个体积能量密度可以看到，目前这两个比例和现在的成熟产品还有差距，现在我们想知道锂离子电池的极限在哪儿，相信今年的努力还可以把这个数据再提高一点，目前发挥还不是特理想。

从长远考虑，因为除了能量之外体积膨胀还是很难解决的问题，金属锂在这方面显示了它的优势。金属锂现在主要面临一个问题，在充放电过程中容易产生锂枝晶。可以考虑不含锂的正极，从总体成本下降上是很好的机会。现在用金属锂的主要包括金属锂负极，可充放锂离子的正极，锂硫和锂空。锂空气电池现在是开放体系，现在用开放体系来说如果用液体电极会挥发干净，没法充分使用。从这几方面考虑，都应该采取固态的技术长远的实现这个问题，所以陈老师提出来说，我们现在应该提前布局固态锂电池。去年在物理所开了第一届固态锂电池的会议。有几个公司已经展示了固体电池的好处，在着火意外情况下电池还是完好无损，无机物作为电解质的电池更好，也可能是根本性的锂离子固态电池的解决方案。科学地来讲，这里面有很多方面需要研究。难的地方就在界面上，包括锂离子电池正极材料的设计。加快固态电池的研发关键就是把材料做出来，所以为了加快这个材料的研发，陈老师提出了借鉴美国的材料的思想，加快这个速度，争取实现固态电池产业化。咱们国家在固态电池研究方面积累时间很长了，有了一些积累。

我在这里介绍几个年轻人的工作。青岛研究所崔光磊（音）做了一个240Wh的固态电池，是60℃工作的80Ah的单体，有一定的循环性。宁波材料所的徐晓熊（音）是用无机陶瓷加上界面的润湿剂。我们目前没有办法做到全部的固态。现在是固态锂离子，下面做到全固态的，目前80Ah可以达到240Wh/kg。主要的好处我们可以看到，用了固态电解质以后，在90℃还能够进行循环，显然是在安全性方面有一个进展。从能量密度上讲，最高的是锂硫、锂空，这两个很可能在质量密度上超过500Wh/kg。考虑使用的稳定性，终极的考虑还是锂空电池固态的是终极选择，需要很长远的路。

我介绍一下科学院先导的进展。四个团队联合做锂离子电池，目前已经做了70Ah的单体。50℃测试到616Wh/kg。安全性测试是在前几次通过了所有的第三方的安全性测试，现在的问题就是循环次数还很低，这种大能量密度、大容量的锂硫电池的单体循环次数是20次—30次之间。下一步要解决金属锂的问题，循环性需要提升上去，要满足大概500—1000次的循环要求。锂空气电池方面，中科院也推出了锂空的实际单体，目前单体做到526Wh/kg，也研究出了一块51Ah的锂空气电池模块，大概360Wh/kg的水平。最近这一年，先导的进展主要是这几个电池方面，这里面涉及到大量的材料的基础的贡献，包括纳米的正极材料、负极材料、界面处理，还有高电压电解液和陶瓷隔膜，以及固体电解质涂附隔膜的综合应用。此外，像刚才董老师提到的高水平的电池诊断，我们已经建立了第二个全球互联互通的平台，另外黄老师在广东也启动了先进的动力电池制造的装备，大概是这样一个进展。

最后，我简单的说一下，我们认为从更长远的考虑，首先是第三代锂离子电池，之后是固态的锂电池，终极目标可能是固态锂空气电池，这个是陈老师的观点。