國(guó)軒高科徐興無(wú)：動(dòng)力電池“無(wú)鈷”不現(xiàn)實(shí)

動(dòng)力電池“無(wú)鈷”不現(xiàn)實(shí)，鈷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電性難以替代；固態(tài)電池技術(shù)將在未來(lái)實(shí)現(xiàn)高安全性固液電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

2020年9月16日－17日，全球新能源汽車(chē)供應(yīng)鏈創(chuàng)新大會(huì)在南京召開(kāi)。本屆峰會(huì)由南京市人民政府和中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)主辦。億歐汽車(chē)作為大會(huì)深度合作媒體受邀參加，并為您帶來(lái)最新內(nèi)容分享。國(guó)軒高科高級(jí)副總裁徐興無(wú)分享了國(guó)軒高科動(dòng)力電池最新的發(fā)展方向和技術(shù)選擇。

動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，這就要求動(dòng)力電池要做到能量密度要做的高，壽命要長(zhǎng)，成本要低，但是要安全。在動(dòng)力電池的發(fā)展中，難免也走了一些彎路，不如一味的追求高能量密度而使得安全性收到了影響。最近對(duì)于811材料產(chǎn)品等有很大的爭(zhēng)議，因?yàn)槌霈F(xiàn)了很多起自然事故。這也對(duì)動(dòng)力電池下一步發(fā)展如何只做到又要高能量密度又不能喪失安全，同時(shí)還要考慮成本的平衡提出了挑戰(zhàn)。

特斯拉宣布要做無(wú)鈷的電池是最近比較熱門(mén)，也引發(fā)了對(duì)磷酸鐵鋰電池的關(guān)注。下一步動(dòng)力電池是不是要走無(wú)鈷的技術(shù)路線？要不要用硅替代石墨類(lèi)材料組成硅負(fù)極提升能力密度？下一代電池技術(shù)路線爭(zhēng)論很大，氫燃料電池被認(rèn)為是下一代動(dòng)力電池的終極能源，就是氫和氧結(jié)合成水，不會(huì)造成污染。但是要做燃料電池到底多長(zhǎng)時(shí)間？包括它的成本、基礎(chǔ)設(shè)施等等。氫燃料在長(zhǎng)途、大卡車(chē)等等可以，但是如果短期內(nèi)要推廣氫燃料的話還有很多制約條件，短期內(nèi)應(yīng)該不會(huì)形成大的市場(chǎng)規(guī)模，至少在十年之內(nèi)，目前基本上是這個(gè)認(rèn)識(shí)。

而到2025年或2030年可實(shí)用的應(yīng)該是固態(tài)電池，徐興無(wú)透露：“我們?cè)谌毡镜臅r(shí)候也了解到，雖然他們把氫燃料電池做的高大上，但是實(shí)際的路線還是固態(tài)電池”。固態(tài)電池在我們現(xiàn)有的基礎(chǔ)上利用了一些高性能的材料解決安全問(wèn)題的思路，根據(jù)目前的發(fā)展比較現(xiàn)實(shí)的就是固態(tài)電池。

現(xiàn)在提無(wú)鈷電池，是因?yàn)殁捹Y源比較少，全球是320萬(wàn)噸的儲(chǔ)量，大部分在非洲，開(kāi)發(fā)比較難，同時(shí)資源開(kāi)發(fā)沒(méi)有控制，以后價(jià)格控制不住。鈷的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)較大，最高的時(shí)候漲到幾十萬(wàn)，作為一個(gè)基礎(chǔ)的原材料對(duì)后期動(dòng)力電池價(jià)格的制定影響很大，如果制定了成本目標(biāo)，材料價(jià)格漲了怎么辦？會(huì)帶來(lái)很多的問(wèn)題。相比而言鎳的資源相對(duì)來(lái)講豐富一點(diǎn)，全球是7200萬(wàn)噸。在三元鋰電池中，三元材料各有各的作用，鎳是提高容量的，鈷是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的，導(dǎo)電性也比較好，這就是目前普遍采用鈷材料的原因。如果減少鈷的用量，可以把錳提上來(lái)，或者加上鋁，這樣也可以起到一定的作用。真正的無(wú)鈷要看到四元材料，它的優(yōu)勢(shì)就是成本比較低，沒(méi)有鈷，用的是錳，用錳來(lái)取代鈷的話電導(dǎo)率比較低，綜合能量密度不高，循環(huán)也不太好，有比較明顯的缺點(diǎn)。目前的技術(shù)路線是在找少鈷的一個(gè)平衡點(diǎn)，能夠維持電池性能，同時(shí)又將鈷的影響降到最低的水平。

另外，負(fù)極對(duì)能量密度的影響也很大。硅負(fù)極理論的能量密度可以做到3000 mAh/g，相比石墨類(lèi)負(fù)極能量密度可以提升42%。目前硅負(fù)極在全球發(fā)展比較快，特別是2019年硅負(fù)極用量到了1779萬(wàn)噸，占了整個(gè)負(fù)極市場(chǎng)的6%，已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。硅負(fù)極可以提高能量密度是毫無(wú)疑問(wèn)的，但最大的問(wèn)題在哪里呢？硅負(fù)極在循環(huán)中會(huì)不斷的嵌入很多鋰，整個(gè)循環(huán)會(huì)膨脹很多。這就需要解決怎么控制SEI膜的破裂，還有鋰嵌進(jìn)去就不出來(lái)了的問(wèn)題。我們國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)中間有一個(gè)就是在做硅負(fù)極的研究，好多團(tuán)隊(duì)都在做這個(gè)攻堅(jiān)。但難度很大，膨脹控制不好會(huì)脹裂，而鋰嵌進(jìn)去出不來(lái)會(huì)造成循環(huán)衰減的問(wèn)題，這里要用到預(yù)鋰技術(shù)。

目前有技術(shù)思路是將硅負(fù)極做成納米材料，預(yù)留足夠的空間讓它膨脹；還有用“桶”裝材料包裹讓它不能膨脹等等。預(yù)鋰技術(shù)是比較流行的是真空蒸鍍預(yù)鋰，這個(gè)過(guò)程中可以做到鍍了一層均勻的鋰，這種方式是可行的，但是成本比較高，設(shè)備非常貴。

最后就是固態(tài)點(diǎn)，這也是進(jìn)一步提高能量密度目前來(lái)說(shuō)比較可靠的就是固態(tài)電池技術(shù)路線。事實(shí)上它也很難，非常難，就是固態(tài)電解質(zhì)的正極怎么做，極片怎么做，完全靠固態(tài)電池，電導(dǎo)率還沒(méi)有達(dá)到液態(tài)的水平，界面很難解決，所以采取折中的辦法，加一點(diǎn)電解液的技術(shù)路線，目前可實(shí)現(xiàn)的能夠量產(chǎn)的基本上走的都是這種技術(shù)路線，所以還是一步一步的來(lái)，首先是產(chǎn)業(yè)化，逐步提高能量密度。