杨裕生:电容型磷酸铁锂动力电池将是下一代动力电池

“在现有的成熟的电池技水平上，而不是一味追求高比能量，同样能制作出理想的电动汽车产品。例如，日本丰田以镍氢电池制作的PRIUS混动汽车，截至去年8月已经销售1千万辆，今年销售量又有大增长。该产品的电池用比能量只有50多瓦时/千克。”中国工程院院士杨裕生在11月8日举办的“2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)”上表示，发展电动汽车安全性是第一位的。电动汽车和动力电池相互依存、促进，但又相互制约，动力电池的发展方向和电动汽车的发展方向要同步，为此，电容型磷酸铁锂动力电池将是下一代动力电池。

中国电力报：请您简要介绍一下，我国电动汽车技术路线大致经历了怎样的发展历程。

杨裕生：我国电动汽车发展的“三纵”路线，最初是纯电动、混合动力、燃料电池汽车，后来混合动力汽车改为插电式汽车，再后来，插电式汽车又改为增程式汽车。这一变化前后经历了大约10年的时间。

10年来，我一直主张要以安全成熟的电池技术发展节能减排汽车。在技术路线方面，一是以微小型纯电动汽车为突破口，二是大众型产品发展以纯电驱动的增程式产品。微小型电动汽车可以用铅酸电池做低速车，或用锂离子电池做高速车，由市场决定。增程式汽车可以解决纯电动汽车的“5大焦虑”，是市场化最可行的车种之一。

今年1月，增程式汽车被列入新“三纵”，代替了旧“三纵”中的插电式。今年7月，在《汽车产业投资管理规定（征求意见稿）》中，增程式被列入纯电动汽车行列。

未来的增程式汽车可以不烧油、不增加二氧化碳排放，可以全部靠太阳能供能。增程式不是向纯电动汽车过渡，而是未来汽车的主力。

特别重要的一点是，不同的电动汽车发展路线需要不同的动力电池，对下一代动力电池技术的要求也不同。

中国电力报：在您看来，纯电动汽车路线下的下一代动力电池是怎样的？

杨裕生：电动汽车发展的主要矛盾反映在电池上——安全性与比能量的矛盾。动力电池的安全性制约着电动汽车里程随心地“所欲提高”，我国的动力电池续航流程每年都在提高要求，或是“冒进”。

目前，长里程纯电动汽车存在里程、安全、充电、价格、电池焦虑5大焦虑。动力电池的寿命短于整车，第一套电池有国家补贴，第二、第三套电池要企业自己花钱，补贴停了之后，里程越长，原来补贴越高的电动汽车就越难卖出去。

追求长里程要有比能量高的动力电池，这就影响到安全性。当前，行业内已经形成了以提高比能量为首要指标的“惯性思维”。按这一观点来看，一再提高比能量的三元电池会是理想下一代纯电动车用电池吗？

截至去年年底，特斯拉应用三元电池的电动汽车已经烧了十几辆……其实，三元电池针刺实验一直过不了关。针刺实验是原国家标准中必要的实验，现在已经把这个实验放在一边了。

针对燃烧、爆炸情况，出现了下一代电池——全固态锂离子电池，其应用还存在界面稳定性差的问题，除非能出现像橡皮那样的全固态电解质，才可以解决这一问题。后来，研究者降低门槛，又提出了研发半固态或准固态的固态电池，不过还是要加电解液，且比功率、寿命、成本都存在问题。

近两年，日本又提出了锂硫电池。它的理论比能量高，但安全性、体积比能量、放电倍率、能量转换率、循环次数低，“5低”问题真正解决之后才能用到车上。

在追求高比能量期间，镍钴锰应用比例从333、523、622到811，危险性不断增加。虽然采取许多提高安全性的措施，但成组后的电池比能量并不是很高。例如，目前成组的三元电池约能做到160瓦时。

锂空气电池要想成为动力电池更加渺茫。它的比能量可以达到700瓦时/公斤，这样电动汽车里程就可以媲美燃油汽车，但是问题更多，且比锂硫电池问题更大，很可能是“远水解不了远渴”。

因此，我认为应该大力发展磷酸铁锂电池。

中国电力报：适用于增程式电动汽车的下一代电池又是怎样的？

杨裕生：增程式汽车第一代产品是在车上装了一个增程器，第二代产品是优化了电力系统、电池，电动机功率、电池体积都减半，车身重量减轻。第三代产品叫发电直驱增程式，即发电机发的电不经过电池组，直接供给电动机，这样更加节能，电池更少、寿命更长。

第三代增程式汽车的电池用量少，为了接受评测时发电机的性能，吸纳刹车初始时回馈的电能，下一代电池应该具有高倍率的充电能力。为此，我建议发展电容型磷酸铁锂电池。

电容型磷酸铁锂动力电池将是下一代动力电池。电容性锂离子电是在正极材料里面要加活性碳。这样，电池的倍率性提高、寿命延长、低温性能改善，充放电的电压能达到100多毫伏。我们观察发现，没有加碳的充放电的两根线的距离比较大，加了碳之后充放电的两根线的距离就大大缩小。这说明，电容在里面起了好的作用——活性炭承担了大部分电流，使得车辆启动和刹车时候免于大电流对磷酸铁锂材料的冲击。如此才能满足增程式汽车的运行需求。