锂电池行业已从前沿技术深入大众生活，今年诺贝尔化学奖就授予了发明锂离子电池的3位先驱。随着新能源汽车大发展，动力电池应用规模快速扩大，从而带动了市场走强，同时也引发公众对安全的关注。基于现有材料体系和技术框架下，锂电池如何保证能量密度和安全性同步提升？未来锂电池产业会有哪些挑战？有业界人士提出，固态电池产业化步入2.0时代。本刊日前采访了中国科学院院士、清华大学教授南策文，他认为，固态电池产品已经进入公众视野，固态锂电池产业化是锂电池逐渐走向市场的自然选择，学界和产业界应联手推动这一进程，未来中国一定会走在这一领域的前列。
为什么是固态锂电池
《能源评论》：在日前披露的《新能源汽车产业发展规划（2021~2025年）》（征求意见稿中），明确提出要“加快全固态动力电池技术研发及产业化”。您对此怎么评价？
南策文：固态电池正在得到社会各界的关注。现在不仅是研究电池的高校、机构、企业投身其中，还包括很多原来看似不相关的人士，比如金融投资机构也开始感兴趣，并慢慢进入。这意味着固态电池产业面临变革的机遇，表明固态电池技术和产业化值得期待。
《能源评论》：锂电池产业的大发展，从根本上看还是因为市场需求日益增大，您认为主要的驱动力来自哪里？
南策文：从市场来看，近年来锂电池的需求量非常大，有些以前我们都不太熟悉的领域，都开始需要应用锂电池。根据中国电子信息产业发展研究院发布的《锂离子电池产业发展白皮书（2019）》，2018年全球锂离子电池产业（不包括电池相关材料）规模达412亿美元，同比增长18%；按容量计算，全球规模达到200吉瓦时，同比增长25%。当然，最大的市场驱动力还是来自于电动汽车领域，这方面，中国毫无疑问是世界上增长最快、规模最大的。
《能源评论》：随着市场规模快速增长，电动汽车用户对续航里程提出了较高要求，锂电池也出现了不少安全问题，您认为该如何解决？
南策文：锂电池是一个复杂的复合系统、多层次复合材料或者复合体系。在技术上，需要突破的目标是多方面，包括长续航、长寿命、高安全、低成本以及快充等。
目前关注更多是长续航和高安全。长续航需要较高的电池能量密度，我们国家的发展目标是很明确的，目前学术界和产业界的进展也非常快，现在的锂电池单体能量密度可以做到240～260瓦时/公斤；按照目前的材料体系和工艺，勉强可以做到300瓦时/公斤，但这已到了极限。如果按照原有的技术发展路线图，目前的材料体系可能就会受限制，这就需要有新的思路来解决。
同时，安全是大家最关心的问题，但安全隐患是液态锂电池固有的问题。韩国今年已经发生很多起锂电池（储能站）起火、爆炸事故，假如锂电池总出现安全问题，就会打击消费者信心，锂电池产业也可能会受到打击。比如三星手机电池爆炸问题，就曾严重影响三星手机市场。高安全与高能量密度又是一对矛盾。
如何在现有条件下去突破能量、安全瓶颈，很自然的选择就是固态化。
《能源评论》：解决上述问题的办法有很多，为什么一定会是固态？
南策文：因为用固态电解质替代锂离子电池中的电解液，可解决原来由于低闪点电解液本身引起的安全隐患，做到本质安全。另外，固态电池还有其它优点，比如：不忘初心、使用锂金属做负极，正极可以触及到高电压材料，从而提高电池能量密度；不用再担心高温储存问题，不会再有爆炸危险。总之，固态电池不仅可以显著提高能量密度和安全性，而且电池封装也会简单一些，同时可以实现电池的柔性化、异形化，可以根据不同的应用场景来设计不同的形状。
可从聚合物基复合体系先行先试
《能源评论》：您如何看待固态电池的研究与产业化进程？
南策文：固态电池一定要走向实用化、规模化。如果一直在纸上谈，肯定不行。一个新技术出来，在热了一段时间后，一定要慢慢往产业应用方向走，哪怕迈出一小步也可以，但不迈出去不行。目前有不少大型公司，特别是国际知名车企，都宣布要量产固态电池，并制定了各自的发展路线计划。
返回顶部