鋰離子電池現狀和前景

2014年6月7日，第八屆中國新能源國際高峰論壇在京召開，400余名來自國家部委、國際組織、跨國公司、高校院所和企業(yè)的代表參會，共話“生態(tài)文明與新能源革命”背景下的全球新能源發(fā)展。在8日舉行的儲能與新能源汽車專業(yè)論壇上，北京理工大學教授吳鋒主任做了主題為“鋰離子電池現狀和前景”的演講，整理現場內容如下：

吳鋒：我是北京理工大學的教授，也參與了我們國家鎳氫電池和鋰離子電池的規(guī)劃。目前新型二次電池與相關能源材料已成為國際研究的熱點，作為一種高效、可循環(huán)使用的能量轉換與儲存方式，它已成為未來一系列高技術發(fā)展中的重大需求。鋰離子二次電池極具高比能等優(yōu)勢，是當前新型高性能綠色二次電池代表。我們國家能源問題是我們國家的重大問題，我們出富煤少油，現在石油進口量已經超過安全警戒線，超過50%，將近60%，我們國家是世界最大二氧化碳的排出國。在“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，跟我們有關的，節(jié)能環(huán)保、新能源、新材料、新能源汽車都和我們這個二次電池有關。

隨著風力與光伏電站、智能電網的飛速發(fā)展，迫切需要高效、清潔的大規(guī)模蓄電技術，新型二次電池已受到電力系統(tǒng)的高度關注，要求資源廣泛、高性價比、環(huán)境友好、長壽命、易維護。

發(fā)展儲能產業(yè)，一個是低谷電的利用，我們國家低谷電每年白白耗掉幾百億，可以發(fā)展可再生能源。化學儲能是新能源利用的關鍵所在，是實現超越時空能量轉移的儲能技術，為新能源的利用提供了基礎。

這是各種化學儲能體系的性能比較，鋰離子、鎳氫、鉛酸、鈉硫、電容器、液流。

從目前儲能需求和當前各類技術成熟的情況來看，鋰離子電池、釩液流電池和鉛炭電池最具有規(guī)?；瘧泌厔?。從技術成熟度和成本下降空間來看，鋰離子電池的產業(yè)鏈較成熟，上下游配套基礎較好，但時間內成本下降空間較大。從電網儲能對儲能技術的綜合要求來看，鋰離子電池是一種有前景的儲能技術，在儲能方面的應用有望占領先機。

儲能所面臨的技術瓶頸，技術問題、產業(yè)化問題，特別是電池要求均勻性，降低制造成本，電池均勻性不好的話會影響總體的使用，而這個均勻性要求我們制造又需要自動化設置。

下面講電動汽車，從電動汽車“幾起幾落、幾落幾起”的歷程可以看出，二次電池是電動汽車發(fā)展的主要技術瓶頸。奧巴馬就任美國總統(tǒng)以來，針對新能源、混合動力汽車提出了明確目標和政策，在10年內投入1500億美元，預計至2020年，電動汽車將占美國市場25%左右，投資15億美元用于動力電池研發(fā)。日本也如此，國家也在投入，各個企業(yè)也在投入。我們國家正在成為世界汽車生產和消費大國，面臨節(jié)能減排的重大挑戰(zhàn)。歐洲和日本2020年二氧化碳減排標準分為定為95和115.5，我們中國定在每公里120g，低碳經濟促使汽車二氧化碳減排標準法規(guī)日趨嚴格，從技術經濟綜合評價看，汽車動力混合化和電氣化勢在必行。

這是我們國家電動汽車方面，從“十五”開始，我們當時定了一個“三縱三橫”?，F在國家對電池，電池是當中一個技術瓶頸，越來越重視。

在動力電池當前能量密度比較，有北汽的，磷酸鐵鋰的等，有這么一個表。

納米尖晶石包覆，50周循環(huán)后材料容量保持在270。

通過電極材料機構的設計，一個是進行設計，也在進行實驗。現在通過材料，再進行合成，現在也是大家比較關注的。

安全性問題要求多角度、系統(tǒng)提高安全性。

這是軟連接電池組，這個對于電池，其實特斯拉也是用的18650，作為這個系統(tǒng)集成。

經濟性，現在可以說在經濟性方面，現在的經濟方面還有待一個競爭，鉛酸屬于低成本，現在還是主流，鋰離子電池成本現在還比較高，鈉硫電池安全性前段日子也出了問題，液流可靠性也有待提高。比亞迪于2009年建成我國第一座MW級鋰離子電池儲能電站，電科院2010年在張北開展了1MW鋰離子系統(tǒng)與風電機組的聯合運行實驗，以評估鋰離子電池的應用。這是張北風光儲示范工程，鋰離子電池的情況。目前有四組鋰離子電池。這是張北的風光儲的示范基地。

現在儲能電池的要求，現在電力系統(tǒng)希望一個是在能量密度高于鉛酸電池，另外是能量轉換效率要求大于80%，另外循環(huán)壽命要高于5000次，成本希望在一個瓦時一塊錢以下。達到這種要求的話，界面反應大家都比較關注，界面結構和功能化調控是構建高比能、高功率、長壽命儲能電池所涉及的一個共性科學問題。因為現在電力系統(tǒng)希望我們這個電池既有比較高的比能量，又有比較高的比功率，又要長壽命，要便宜。另外納微復合結構材料的應用有望同時提升能量密度、充電速率、安全性、壽命。

另外電池的回收，我們看到日本是一個資源貧國，但是他通過回收，他的黃金超過了世界儲量最大的南非。電池怎么來回收，采用了綠色的回收方法，這個也都是得到專利的。

我國動力電池亟待解決的問題。

這是鋰離子電池產業(yè)鏈全景圖。實際上真正要投資的話一定要搞一個產業(yè)鏈。

我們希望以后的電池是全綠色的，這是我們的團隊，北京理工大學，我這個團隊有一百多人，另外別的團隊還有武漢大學、清華大學等。

能源和環(huán)境是21世紀全球關注的重大問題，新型鋰離子二次電池和相干能源材料已成為國際研究的熱點，我國在此領域依然面臨著極大的挑戰(zhàn)，中國電動汽車和動力電池的發(fā)展需要更新的觀念，希望各界的共同努力，謝謝。